Способ термоупрочнения металлических поверхностей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к поверхностной обработке материалов и может быть использовано для повышения износостойх кости изделий. Цель изобретения - повышение упругости и износостойкости. Способ включает следующие операции: напыление более мягкого металла с меньшей температурой плавления на более твердый металл с более высокой температурой плавления, воздействие на обрабатываемую поверхность попеременно лазерным лучом и акустическими ударами с запаздыванием акустических ударов на л: при многократном повторении этих воздействий до оплавления поверхности. При этом интервал между акустическими ударами на порядок превышает время снятия упругой деформации обрабатываемой зоны. Устройство для осуществления способа содержит матрицу 1, состоящую из расположенных в шахматном порядке световодов 2, соединенных с ОКГ 3, и пьезокерамических вибраторов 4, подсоединенных к источнику питания, пьезокерамический двигатель, присоединенный к шгрнирному держателю 6. 2 с.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (l () (s()s С 21 D 1/09

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "" . :.,"""""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й

Ф 1

I»

М Ф (21) 4452076/02 (22) 29.06.88 (46) 23.11.91. Бюл. М 43 (71) Институт физики АН ЛитССР (72) Ю.Ю.Алишаускас (53) 621.785,79(088. 8) (56) Заявка Японии М 61-106708, кл. С 21 Р 1/09, 1986, Полевой С.Н. и др. Упрочнение металлов.

M. Машиностроение, 1986, с.239, рис.47. (54) СПОСОБ ТЕРМОУПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к поверхностной обработке материалов и может быть использовано для повышения износостой, кости изделий. Цель изобретения — повышение упругости и износостойкости. Способ включает следующие операции: напыление более мягкого металла с меньшей температурой плавления на более твердый металл с более высокой температурой плавления, воздействие на обрабатываемую поверхность попеременно лазерным лучом и акустическими ударами с запаздыванием акустических ударов на к при многократном повторении этих воздействий до оплавления поверхности, При этом интервал между акустическими ударами на порядок превышает время снятия упругой деформации обрабатываемой зоны. Устройство для осуществления способа содержит матрицу 1, состоящую из расположенных в шахматном порядке световодов 2, соединенных с ОКГ 3, и пьезокерамических вибраторов 4, подсоединенных к источнику питания, пьезокерамический двигатель, присоединенный к шарнирному держателю 6. 2 с.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1693090

Изобретение относится к поверхностной обработке материалов и может быть использовано для повышения износостойкости изделий.

Цель изобретения — повышение упругости и износостойкости, Способ включает напыление более мяг, кого металла с меньшей температурой плав1 ления на более твердый металл с более, высокой температурой плавления, воздей ствие на обрабатываемую поверхность попеременно лазерным лучом и акустическими ударами с запаздыванием акустических ударов на ж при многокрэтном повторении этих воздействий до оплавления поверхности. При этом интервал между акустическими ударами должен на порядок превышать время снятия упругой деформации обрабатываемой зоны. На металлические пластины иэ стали напыляют слой меди толщиной 10-30 мкм. Воздейст, вуют излучением лазера мощностью 1 кВт акустическими ударами час отой 104 Гц при давлении акустических ударов 5 Н/м при частоте воздействия акустических ударов 10

Гц.

На фиг,1 и 2 дана схема устройства для реализации способа.

Устройство для реализации способа (фиг.1 и 2) содержит матрицу 1, состоящую из расположенных в шахматном порядке световодов 2, соединенных с ОКГ 3,и пьеэокерамических вибраторов 4, подсоединенных к источнику питания (не показан), пьеэокерамический двигатель 5, подсоединенный к шарнирному держателю 6.

Устройство работает следующим образом.

ОКГ 3 непрерывного действия генерирует лазерное излучение, которое через световоды 2, находящиеся в матрице 1, поступает на обрабатываемую металлическую поверхность 7. В матрице 2 находящиеся также пьезокерамические вибраторы 4 генерируют акустические удары, воздействующие на поверхность 7, Для перемещения зон лазерного и акустического воздействия матрица при помощи пьезокерамического двигателя 5 передвигается по горизонтали. Кратность обработки каждой отдельной зоны определяется свойствами поверхности и обобщенно характеризуется расплавлением напыленного на поверхность детали мягкого металла. . В процессе трансформации кристаллической структуры обрабатываемой металлической поверхности вследствие лазерного термовоздействия возникают существен1

30 ные локальные натяжения, что делает закаленную поверхность хрупкой и неустойчивой к механическим воздействиям. Для преодоления этого недостатка лазерное и акустическое воздействие на обрабатываемую металлическую поверхность производится в шахматном порядке (фиг.2). Это позволяет проводить смещение вновь образовавшейся кристаллической структуры, что способствует упорядочению кристаллов и, тем самым, исключает внутриструктурные напряжения. Этот процесс интенсифицируется тем, что шахматное воздействие лазерным излучением и акустическими ударами перемещается по горизонтали. При этом непрерывно меняется зона и характер воздействия на металлическую поверхность, что существенно увеличивает динамичность процесса упорядочения кристаллической структуры эакаливаемой металлической поверхности.

Упругость оценивают по повышению модуля Юнга при обработке стали, Износостойкость — на испытаниях при вращательном трении гладких образцов в течение 10 мин с вдувом пыли. Вибрацию к пластине подводят от вибраторов с противоположными фазами при частоте 100 Гц, Формула изобретения

1. Способ термоупрочнения металлических поверхностей, включающий нанесение на основу покрытия из металла с температурой плавления ниже температуры плавления основы и расплавление его лазерным лучом, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью повышения упругости и износостойкости, расплавлению подвергают локальный участок, который затем перемещают и подвергают акустическому воздействию с частотой, на порядок превышаюшей время исчеэно40 вения упругой деформации, при этом расплавление и акустическое воздействие осуществляют многократно до обработки всей поверхности, а перемещение проводят с частотой, не превышающей времени исчезновения упругой деформации.

2. Устройство для термоупрочнения металлических поверхностей. содержащее оптический квантовый генератор и фокусирущую линзу, о т л и ч а ю щ е е с я

50 . тем, что оно снабжено матрицей, соединенной через пьеэокерамический двигатель го-ризонтально-поступательного движения к шарнирному держателю и состоящей из шахматно расположенных световодов, соединенных с оптическим квантовым генератором и пьезокерамическим вибратором, соединенных с источником питания.

1693090

Составитель В. Муравьева

Техред М.Моргенгал - Корректор В, Гирняк

Редактор О.Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101.

Заказ 4053 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5