Комбинированное ударно-волновое и термическое лазерное упрочнение сталей

• Автор: Русин, Е. Е.
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1994
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Методы поверхностной лазерной обработки.

1.2 Лазерное термоупрочнение

1.3 Особенности строения металлов после нагружения

ударными волнами

1.4 Возбуждение волн напряжений в металлах при

воздействии лазерных моноимпульсов

1. 5 Комбинированные методы упрочнения материалов с применением лазерного воздействия

1. 6 Влияние, лазерного термоупрочнения на износостойкость и

механические свойства сталей
Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРНОВОЛНОВОГО ШПУЛЬСА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКИ
2.1 Экспериментальная установка для ударноволновой
обработки сталей
2.2 Методика определения параметров ударноволнового
воздействия.
2.3 Методика измерения параметров ударных волн, возбужденных излучением лазера.
2. 4 Исследование влияния предварительной ударноволновой
обработки сталей на параметры лазерной закалки
2.5 Выводы ко второй главе
Глава III. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОЛ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЕЙ,
ОСНОВАННЫЙ НА РАЗЛИЧНЫХ СОЧЕТАНИЯХ ЛАЗЕРНОГО
ТЕРМИЧЕСКОГО И УДАРНОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЙ
3.1 Лазерная установка для комбинированной
обработки материалов
3.2 Фазовые превращения в структуре закаленной лазером
стали под действием лазерноиндуцированных
ударных волн
3.3 Влияние различных режимов комбинированной лазерной
обработки на структуру поверхностных слоев стали
3.4 ЕЬшоды к главе III.
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
4.1 Исследование абразивного изнашивания сталей, обработанных разными комбинациями ударноволнового и
термического лазерного воздействия.
4.2 Исследование влияния комбинированной лазерной обработки на механические свойства сталей при статическом нагружении
4.3 Исследование влияния комбинированной лазерной обработки на механические свойства сталей при высокоскоростном деформировании.
4. 4 Выводы к главе IV.

Глава V. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ВНЕДРЕНИЕ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО ЛАЗЕРНОУДАРНОВОЛНОВОГО УПРОЧНЕНИЯ ШГАМПОВОЙ ОСНАСТКИ
5.1 Описание установок и техпроцесса комбинированного лазерноударноволнового упрочнения
рабочих поверхностей деталей штампов.
5.2 Результаты испытаний.
5. 3 Выводы к главе V
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Метод комбинированного лазерно-ударно-волнового упрочнения углеродистых сталей. Комплекс экспериментальных методов, включающих средства нагружения и регистрации для проведения исследований комбинированного лазерно-ударно-волнового упрочнения углеродистых сталей. Исследование ивменений структуры углеродистых сталей после комбинированного лазерного ударно-волнового и лазерного термического воздействий. Исследование влияния комбинированной лазерно-ударно-волновой обработки на износостойкость и механические свойства углеродистых сталей. Глава I. В настоящее время в машиностроении раввиваются и находят все большее применение перспективные принципиально новые технологические методы, направленные на повышение эксплуатационных характеристик изделий. Среди большого разнообразия таких методов значи-^ тельная роль принадлежит лазерной обработке материалов. Основные физические закономерности, технологические характеристики и особенности использования методов поверхностной лаверной обработки наиболее полно и последовательно рассмотрены в работах [,,,,,,,,,]. Этим же вопросам уделяется постоянное внимание и в периодических изданиях. Методы поверхностной лазерной обработки подразделяют [,] на несколько групп, в зависимости от вида используемого лазерного излучения и от механизма взаимодействия излучения с материалом. К первой группе относятся методы лазерной обработки, которые не вызывают оплавления поверхности и связаны только с нагревом поверхностного слоя обрабатываемого материала и последующим его са-моохладдением. Управляя процессами нагрева и охлаждения, можно получить различные эффекты в поверхностном слое, в частности, термическое упрочнение , отпуск и отжиг [,,]. Механизм лазерной закалки в основном состоит в аустенитно-мартенситных превращениях при очень высоких скоростях нагрева и охлаждения (не менее Ю^-Ю4 град/с) вследствие отвода тепла в основную массу материала. Так же, как и при печной закалке, лазерному термоупрочнению подвержены определенные классы материалов. Причем эффект упрочнения в значительной мере зависит от химического состава, исходного состояния обрабатываемого материала и режима лазерного облучения. Так при лазерной обработке сталей аустенитного и мартенситностареющего классов эффекта упрочнения практически не наблюдается []. В тоже время значительному упрочнению подвержены металлы и сплавы, испытывающие при нагреве полиморфные и фазовые превращения. Лазерная закалка наиболее эффективна для сталей, у которых мартенситное превращение реализуется при охлаждении до комнатных температур. Лазерный отжиг - метод лазерной обработки, основанный на использовании излучения с относительно низкой плотностью мощности, обеспечивающей скорости нагрева и охлаждения, не превышающие критических значений. В отличии от обычного печного отжига с помощью излучения лазера можно проводить контролируемый по температуре и времени нагрев поверхностных слоев различных материалов на заданную глубину. При этом в результате облучения в поверхностном слое образуется характерная структура отпуска или отжига []. Закалку с оплавлением поверхности можно рассматривать как один ив видов закалки из жидкого состояния []. Лазерная закалка с оплавлением поверхности отличается от вакалки без оплавления более значительными размерами зоны лазерного воздействия, выраженной неоднородностью структуры поверхностного слоя, которая состоит как минимум ив трех слоев []. Аморфизация поверхности - процесс, при котором в поверхностном слое обрабатываемого материала создается максимально возможный градиент температур. Процесс лазерной аморфизации поверхности можно проводить в сплавах специального состава на основе железа []. Лагерное легирование является одним из методов улучшения физико-механических свойств поверхности металлических материалов. Легирующие элементы при этом предварительно различными способами наносятся на обрабатываемую поверхность, а последующее сплавление их с основой излучением лазера позволяет получить в локальном объеме новый состав с требуемыми характеристиками [,].