Поверхностная лазерная обработка сталей

Слайд 1

Слайд 2

Цель: Изучить процесс закалки стали. Задачи: 1. Узнать, в чём польза лазерной обработки металлов. 2. Какие процессы происходят со сталью под обработкой лазером.

Слайд 3

1.Введение 2.Л.А.З.Е.Р. Принцип действия лазера 3. Типы лазерных уст ановок 4.Физико-химические основы 5. Практическая часть 6. вывод

Слайд 4

До 70 % потребности в лазерной обработке приходится на термическую обработку, причем наибольший эффект ожидается в обработке ответственных узлов деталей механизмов и машин при их массовом производстве в авиастроении, дорожном и сельскохозяйственном машиностроении, обработка инструментов, штампов, легирование и т.д. Для этих целей используются непрерывные технологические С02-лазеры мощностью 2…5 кВт.

Слайд 5

Лазер(«усиление света посредством вынужденного излучения»), или оптический квантовый генератор — это устройство, преобразующее энергию накачки в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Слайд 6

По рабочему телу : газовые ; твердотельные ; жидкостные ; волоконные

Слайд 7

При обработки лазером стали происходят следующие физические процессы : Диффузионные (Искажение кристаллической решётки) Тепловые процессы

Слайд 8

Искажение кристаллической решётки, т.е. тетрагональность возникает за счёт превращения аустенита(структурная составляющая в железо-углеродистых сплавов) в мартенсит. Рисунок 314

Слайд 9

Поток энергии падающего на поверхность материала лазерного излучения может быть настолько велик, что в результате воздействия в материале начнут происходить фазовые превращения. Важную роль в формировании поверхности материала играет давление и реактивная сила оттекающих продуктов испарения, которые при больших энергетических потоках представляют собой высокотемпературную плазму.

Слайд 10

Химические процессы, происходящие со сталью : Мартенситное превращение Выделение плазмы

Слайд 11

Мартенситным называют такое превращение, при котором атомы существующей фазы одновременно и коллективно перемещаются в узлы кристаллической решетки новой, более устойчивой фазы

Слайд 12

При больших значениях плотности мощности лазерного излучения в защитных газах или в воздухе образуется низкотемпературная плазма. Значительное влияние на плазмообразование оказывают наличие окисленного слоя, дефектов структуры и микронеоднородностей на обрабатываемой поверхности, а также химические реакции между парами и окружающим газом.

Слайд 13

Оборудование : газовый лазер, на основе газа СО 2 , сплав железа и углерода, источник тока. Мы используем лазерную установку на основе газа с данными характеристиками: Вид излучения - непрерывное; Плотность мощности - 10 5 - 10 6 Вт/см 2 ; Скорость обработки - 1,7 - 2 м/мин; Производительность обработки - 8000 мм 2 /мин; Шероховатость поверхности - 25 мкм; Глубина упрочняемого слоя - 1, 2 мм; Диаметр лазерного луча – 3 мм;

Слайд 14

Ход работы : Помещаем в зону обработки сплав. Сталь, под действием лазерного облучения, нагревается до температур выше 911 ºС

Слайд 15

4.

Слайд 16

Рис. 11. Шлиф закаленной поверхности. В верхней части отчетливо видна темная полоса, закаленной на мартенсит стали.

Слайд 17

1.вывод: при нагревании до 911 градусов со сталью ничего не происходит, а после она претерпевает превращение – значит T = 911 градусов является критической температурой феррита для данного сплава 2.вывод: после прохождения критической точки и при последующем нагревании сплав претерпевает превращение из о.ц.к. в г.ц.к. , в связи с добавлением атомов углерода в кристаллическую решётку. 3.вывод: быстрое охлаждение предотвращает распад мартенсита на феррит и аустенит

Слайд 18

Использование лазерного упрочнения позволяет обеспечить улучшение многих эксплуатационных показателей: Износостойкость Теплостойкости Улучшение остаточных напряжений в стали Механические характеристики Коррозионная стойкость