Новости

Упрочнение высокопрочного чугуна излучением импульсного YAG:Nd - лазера более эффективно, чем непрерывным СО2-лазером.

Дата публикации: 04/11/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Изучалось влияние обработки YAG:Nd-лазером мощностью 1 кВт на микротвердость высокопрочного чугуна. Показана существенно более высокая эффективность лазерного упрочнения чугуна при импульсном облучении YAG:Nd-лазером, по сравнению с обработкой непрерывным СО2-лазером.

Процессы, протекающие в поверхностных слоях чугунов при лазерной обработке, неоднократно теоретически и экспериментально исследовались, однако попытки применения лазерной обработки для упрочнения деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом ВЧ60-2 были не всегда успешными. Было установлено, что после облучения непрерывным СО2-лазером микротвердость поверхностного слоя высокопрочного чугуна повышается до 6-10 ГПа, однако известно, также, что для поверхностной закалки сталей и алюминия более эффективным является использование YAG:Nd-лазера, чем СО2-лазера той же мощности.
Специалистами О.В.Бурлаченко, А.Ю.Тихвинской, А.А.Зеленским изучена возможность применения YAG:Nd-лазера средней мощности ~1,0 кВт для поверхностной обработки деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом ВЧ60-2. Импульсно-периодическая обработка образцов без поглощающего покрытия при плотности лазерного излучения до 3 кВт/см2 не вызывала заметного упрочнения поверхностности, на которой даже не были заметны следы лазерной обработки.
Зона лазерного воздействия при обработке чугунов в общем случае состоит из зоны оплавления и зоны закалки из твердого состояния.
Оплавления поверхности образцов с поглощающим покрытием при импульсно-периодическом облучении флюенсом до 20-22 Дж/мм2 не происходит, однако увеличение флюенса до 28 Дж/мм2 вызывает микро-оплавление поверхности чугуна.
Микротвердость областей, оплавленных при лазерном облучении флюенсом 30-40 Дж/мм2, незначительно увеличивалась от 2,5-3,5 ГПа в исходном состоянии до 4,5-7,0 ГПа.
Зона оплавления имеет мелкодендритное строение с графитными включениями, наличие которых зависит от флюенса облучения и времени воздействия.
При флюенсе выше 40 Дж/мм2 включения графита выгорают.

Наибольшая глубина упрочнения образцов с поглощающим покрытием наблюдается при флюенсе лазерного облучения 22-28 Дж/мм2, при этом оплавления поверхности не происходит.
При более высоких флюенсах лазерная обработка приводит к оплавлению поверхности.

Таким образом, экспериментально показана эффективность применения импульсного YAG:Nd-лазера для упрочнения высокопрочного чугуна ВЧ60-2. Установлено, что при флюенсе лазерного облучения свыше 28 Дж/мм2 происходит оплавление поверхности чугуна. Глубина упрочненного слоя, микротвердость которого в 3-4 раза превышает микротвердость исходного материала, больше 0,5 мм.

Источник: «Физика и химия обработки материалов», 2009, №3, с.55-57 , www.chem.msu.su

Статьи по теме:

страницы: 1