Повышение стойкости рабочих кромок чугунных стеклоформ на основе лазерного непрерывного упрочнения

• Автор: Шлегель, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ СТЕКЛОФОРМ, АНАЛИЗ
ПОДХОДОВ И МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ
1.1. Стойкость и характер износа чугунных стеклоформ
1.2. Методы повышения стойкости стеклоформ
1.3. Выводы. Постановка цели и задач исследований
Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ РАБОЧИХ КРОМОК ЧУГУННЫХ СТЕКЛОФОРМ
2.1. Особенности лазерного излучения используемого для упрочнения рабочих кромок стекло форм
2.2. Исследование плотности мощности излучения многоканальных лазеров в зависимости от фокусировки
2.3. Исследование положения пятна излучения относительно упрочняемой рабочей кромки
2.4. Моделирование тепловых процессов при лазерном упрочнении рабочих кромок чугунных стеклоформ
2.4.1. Решение нестационарной задачи теплопроводности методом конечных элементов
2.4.2. Граничные условия теплообмена при лазерном упрочнении.
2.4.3. Анализ расчета температурных полей при лазерном упрочнении
2.5.Выводы по второй главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОГО НЕПРЕРЫВНОГО УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ КРОМОК ЧУГУННЫХ СТЕКЛОФОРМ
3.1. Подготовка образцов и методы исследований
3.1.1. Выбор светопоглощающего покрытия

3.1.2. Выбор схемы упрочнения рабочих кромок деталей формовых комплектов
3.1.3. Методика обработки результатов экспериментальных данных
3.2. Характеристики серых чугунов используемых для изготовления стеклоформ
3.3. Проведение экспериментов по лазерному упрочнению рабочих кромок стеклоформ и их анализ
3.4. Результаты упрочнения рабочих кромок стеклоформ из исследуемых чугунов
3.5. Экспериментальные исследования температуры в зоне упрочнения
3.5.1. Результаты эксперимента по измерению температуры
3.5.2. Сравнение результатов лазерного упрочнения полученных теоретически и экспериментально
3.6. Исследование термической стойкости упрочненных образцов
3.7. Исследование износостойкости образцов
3.8. Обоснование режимов обработки
3.9.Выводы по третьей главе
Глава 4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЧУГУННЫХ
СТЕКЛОФОРМ С ЛАЗЕРНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ РАБОЧИХ КРОМОК
4.1. Производственные испытания стеклоформ с лазерным упрочнением рабочих кромок
4.2. Расчет экономической эффективности лазерного упрочнения рабочих кромок стеклоформ
4.3. Выводы по четвертой главе

Глава 5. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
5.1. Выводы по пятой главе
Основные результаты и выводы по работе
Список используемых источников
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Копия диплома лауреата Всероссийского конкурса
«Ползуновские гранты»
Приложение 2. Акт внедрения от ЗАО «Балахнинское стекло»
Приложение 3. Акт внедрения от ООО «Факел»
Приложение 4. Акт внедрения от ЗАО «Борисовское стекло»
Приложение 5. Предварительный расчет экономической эффективности от упрочнения формокомплектов (ЗАО «Великодворский стекольный завод»)
Приложение 6. Заключение по структуре чугуна от
ЗАО НПО «ТЕХКРАНЭНЕГО»
Приложение 7. Регрессионный анализ экспериментальных данных... 177 Приложение 8. Построение эмпирической математической модели

аустените,. феррите и мартенсите определяют их высокую твердость. Особенность механизма упрочнения чугунов при лазерном упрочнении состоит в том, что он определяется суммарным влиянием нескольких факторов: образованием мелкодисперсных структур, высокотемпературных и мета-стабильных фаз повышенной твердости, изменениями в тонкой кристаллической структуре фаз, перераспределением легирующих элементов в зоне упрочнения, фазовым наклепом и др.
Следует отметить, что наиболее технологичными при лазерной обработке являются серые чугуны с мелкими включениями пластинчатого графита, поскольку графит в них растворяется полнее, чем в высокопрочных и ковких чугунах, содержащих графит в компактной форме [19, 43, 46, 61, 75].
Упрочненный лазерным излучением, без оплавления поверхности, мар-тенситный слой толщиной более 0,25 мм способен выдерживать различные виды износа, а главное противостоять выкрашиванию острых кромок, их затуплению и появлению забоин (вмятин) т. е. противостоять температурному и абразивно-ударным нагрузкам. Конечно, общая глубина зоны упрочнения; без оплавления поверхности, до переходного слоя, которая состоит практически из всех структурных составляющих (мартенсит, остаточный аустенит, карбиды и ферритно-цементитная смесь), будет достигать больших значений, примерно до 0,9 мм [5, 19, 56, 75]. Анализ процессов происходящих при лазерном термоупрочнении чугунов непрерывными многоканальными СОг-лазерами (ИГЛАН-ЗМ, ЛН-2,5НМ-И1, МТЛ-2), как наиболее подходящих для лазерного термоупрочнения, изложен в работах Ю.Г. Субботина, В.М. Журавеля, В.В. Дивинского, И.Ф. Бухановой, В.В. Васильцова, В.И. Югова и др. [11, 14, 65].
По этим работам сделаны следующие выводы: при выборе режимов лазерного упрочнения кромок стеклоформ не рассмотрена взаимосвязь энергетических, геометрических и динамических параметров лазера, системы транспортировки и фокусировки излучения и манипуляционной системы; не рассмотрены компановочные решения излучателей лазеров; рекомендуемый