Рефераты по Физике

Поверхностная лазерная обработка

Страница 7

Лазерное легирование отличается от обычного лазерного упроч­нения тем, что повышение твердости и других эксплуатационных показателей достигается не только за счет структурных и фазовых превращений в зоне лазерного воздействия, но и путем создания нового сплава с отличным от матричного материала химическим составом. Тем не менее в основе этого нового сплава лежит мат­ричный материал. http://all-stars.su/news/ - Почитать скандальные новости шоу бизнеса.

В отличие от легирования при лазерной наплавке матричный материал может находиться лишь в небольшом слое между матри­цей и направленным слоем, который служит связующей средой. Наплавленный же слой существенно отличается от матричного материала.

Эти виды поверхностной лазерной обработки очень перспектив­ны вследствие роста дефицита чистых металлов типа W, Mo, NiCr, Co. V. Острой необходимости снижения расхода высоколегиро­ванных сталей и в связи с этим увеличения надежности и долго­вечности изделий из менее дефицитных конструкционных материа­лов.

Процессы локального легирования и наплавки реализуются с помощью как импульсного, так и непрерывного излучения по тем же схемам, что и обычное лазерное упрочнение. Технологические закономерности процесса, помимо ранее рассмотренных, зависят также от способа подачи в зону обработки легирующего состава, вида легирующего элемента (элементов), свойств матричного ма­териала.

Существуют следующие способы подачи легирующего элемен­та (среды) в зону лазерного воздействия:

* нанесение легирующего состава в виде порошка на обрабаты­ваемую поверхность;

* обмазка поверхности специальным легирующим составом;

* легирование в жидкости (жидкой легирующей среде);

* накатывание фольги из легирующего материала на обрабаты­ваемую поверхность;

* легирование в газообразной легирующей среде;

* удержание ферромагнитных легирующих элементов на матрич­ной поверхности магнитным полем;

* электроискровое нанесение легирующего состава;

* плазменное нанесение покрытия;

* детонационное нанесение легирующего состава;

* электролитическое осаждение легирующего покрытия;

* подача легирующего состава в зону обработки синхронно с ла­зерным излучением.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостат­ки, которые определяют целесообразность его использования в конкретном случае.

Размеры легированной зоны зависят в основном от энергети­ческих параметров излучения и толщины покрытия из легирующе­го материала. Как правило, легирование импульсным излучением обеспечивает меньшие размеры легированной зоны, чем при обра­ботке непрерывным излучением. В частности, если при импульсной обработке глубина зоны достигает 0,3—0,7 мм, то применение не­прерывного излучения мощных СO2-лазеров позволяет увеличить глубины зоны до 3 мм.

На степень упрочнения влияет как вид легирующего элемента, так и состав матричного материала. Например, при легировании, алюминиевого сплава AЛ 25 железом, никелем и марганцем дос­тигается различная

Микротвердость:

Легирующий элемент П,. МПа

Mn 2180

Xi 2200

Fe . . 3500

После термообработки 1000

Без термообработки 850

Максимальная концентрация К2 элемента в облученной зоне может быть определена из соотношения

где K1 — концентрация элемента в покрытии; V1— объем покры тия; V2 — объем расплава. Вследствие расплавления материала шероховатость легирован­ной поверхности обычно велика, поэтому после этой операции тре­буется финишная (абразивная) обработка. Припуск на такую об­работку обычно составляет до 0,4 мм.

2.5. Эксплуатационные показатели материалов после лазерной поверхностной обработки

Лазерная поверхностная обработка вызывает улучшение мно­гих эксплуатационных характеристик облученных материалов. Спе­цифическая топография обработанной поверхности, которая харак­теризуется образованием «островков» разупрочнения, служащих своеобразными демпферами для возникающих структурных и тер­мических напряжений, а также «карманами» для удержания сма­зочного материала, позволяет существенно повысить износостой­кость материала вследствие значительного уменьшения коэффици­ента трения (порой до 2 раз).

У большей части конструкционных сталей и сплавов наблюда­лось увеличение износостойкости после лазерной обработки б 3—5 раз.

Такие механические свойства, как предел прочности σ, удар­ная вязкость КС, после лазерного облучения несколько снижают­ся, в то время как предел текучести σ0,2 практически остается без изменения. Однако с помощью дополнительного отпуска для сня­тия напряжений и σB, и σ0.2 могут быть увеличены в 1,3 раза по сравнению со стандартной термообработкой.

Лазерное упрочнение приводит к повышению теплостойкости (термостойкости) материала, например инструментальной стали Р6М5 па 70—80е С, что влияет на износостойкость режущих ин­струментов, изготовленных из этой стали. Насыщение матричного материала — алюминиевого сплава АЛ25 — железом, никелем, марганцем, медью приводит к увеличению его жаропрочности в 1,5—4 раза. Такое значительное улучшение жаропрочности пред­ставляет большой интерес для двигателестроения, где алюминие­вые сплавы работают в условиях высоких температур.

Лазерное облучение позволяет в широких пределах изменять напряженно-деформированное состояние материала. Изменяя ус­ловия облучения, можно получать остаточные напряжения разной величины.

При маркировке лазерным излучением достигается миниатюр­ность наносимого знака. Ширина образующей знака может не пре­вышать 10 мкм при размерах самого знака до нескольких десят­ков микрометров. Бесконтактность метода и отсутствие механичес­кого воздействия позволяют маркировать тонкостенные, хрупкие детали, узлы и изделия в сборе. Высокая точность и качестве зна­ков гарантируют надежность и стабильность их считывания фото­электронными устройствами. К достоинствам лазерной маркиров­ки относятся высокая производительность и возможность полной автоматизации процесса.

Одна из наиболее распространенных схем маркировки Реали­зует точечно-матричный метод нанесения знаков, при котором каждая матрица представляет собой прямоугольное поле с 63 воз­можными положениями зон лазерного воздействия (матрица «9X7»). При построчном сканировании излучения энергия подво­дится по программе к тем точкам матрицы, совокупность которых обеспечивает получение требуемого буквенно-цифрового знака. Зо­на элементарного воздействия в этом случае представляет собой. микроотверстие (лунку) диаметром 70—80 мкм. При частоте по­дачи импульсов 4 кГц с помощью матрицы «9X7» можно обеспе­чить производительность маркировки до 30 знаков в секунду.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11