Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Моделирование поверхностной закалки с использованием сканирующего оптоволоконного лазера


https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-4-435-443

Полный текст:


Аннотация

Показана возможность управления температурными полями в процессе сканирующей лазерной обработки оптоволоконным лазером. Разработана математическая модель процесса закалки сканирующим лазерным излучением при возвратно-поступательном движении лазерного луча и поступательном движении детали. Выполнен расчет температурного поля, возникающего при лазерной закалке с постоянной мощностью и с изменением мощности лазерного излучения в зависимости от положения лазерного луча при его относительном перемещении. В результате математического моделирования процесса лазерной закалки при изменении мощности лазерного излучения в зависимости от положения лазерного луча установлено, что применение сканирующей системы с программноизменяемой мощностью излучения позволяет снизить на 25 % энергетические затраты с сохранением заданной геометрии зоны упрочнения. Представлены результаты лазерной закалки поверхности стали 45 на газовом лазере 1,2 кВт и технологической установке на базе оптоволоконного лазера мощностью до 2 кВт, оснащенной сканирующей системой. За показатель производительности был принят объем закаленного материала в единицу времени. Анализ полученных результатов показывает, что использование излучения оптоволоконного лазера обеспечивает повышение производительности закалки в 3–5 раз по сравнению с применением излучения СО2 -лазера той же мощности. Полученный эффект объясняется изменением условий взаимодействия излучения с поверхностью металла при изменении длины волны излучения, а также изменением баланса распределения тепла в зоне воздействия лазерного луча. С учетом более высокого КПД энергоэффективность использования оптоволоконных лазеров для поверхностного упрочнения в 9–15 раз выше, чем при использовании СО2 -лазеров.


Об авторах

О. Г. Девойно
Белорусский национальный технический университет, Минск
Беларусь
доктор технических наук, профессор, заведующий научно-исследовательской лабораторией плазменных и лазерных технологий


В. В. Жарский
ООО «Рухсервомотор», Минск
Беларусь
доктор технических наук, директор


А. П. Пилипчук
Военная академия Республики Беларусь, Минск
Беларусь
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механики


Список литературы

1. Югов, В. И. Высокоэффективная технология ресурсосбережения: лазерная поверхностная обработка / В. Югов // Фотоника. – 2012. – № 4. – С. 13–20.

2. Бирюков, В. П. Модификация поверхности с помощью лазерного излучения / В. П. Бирюков // Фотоника. – 2010. – № 3. – С. 18–21.

3. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В. Я. Панченко. – М.: Физматлит, 2009. – 664 с.

4. Бирюков, В. П. Изменение структуры и свойств сталей при лазерном упрочнении / В. П. Бирюков // Фотоника. – 2012. – № 3. – С. 22–26.

5. Манако, В. В. Методика оценки размеров зоны закалки при обработке движущимся лучом лазера / В. В. Ма нако, В. А. Путилин // Физика и xимия обработки материалов. – 2010. – № 5. – С. 23–28.

6. Иванов, С. Ю. Моделирование тепловых процессов при сварке соединений с криволинейными швами / С. Ю. Иванов, В. А. Кархин, В. Г. Михайлов // Изв. ТулГУ. Техн. науки. – 2015. – Вып. 6, ч. 2. – С. 62–66.

7. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: cправочник / Н. Н. Рыкалин [и др.]. – М.: Ма шиностроение, 1985. – 496 с.

8. Манако, В. В. Аналитическое решение задачи нагрева образца движущимся лучом лазера / В. В. Манако, В. А. Путилин // Вестн. СамГТУ. Сер.: Физ.-мат. науки. – 2009. – № 1 (18). – С. 206–213.

9. Хирд, Г. Измерение лазерных параметров / Г. Хирд. – М.: Мир, 1970. – 540 с.


Дополнительные файлы

Просмотров: 114

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)