Способ термической обработки изделий

 

Использование: изобретение относится к термической обработке. Сущность изобретения: способ заключается в том, что обрабатываемое изделие устанавливают в емкость с азотом, выдерживают в нем до выравнивания температуры изделия и жидкости и затем подвергают обработке лазерным излучением непосредственно через слой азота над обрабатываемой поверхностью , при этом толщину слоя охлаждающей жидкости выдерживают в пределах от О В д 1,5 мм. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

БЦ,, 1752784 А1 (51)5 С 21 0 1/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ" :":::- ::в-;л у """ - -"н i(f ° « (д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4849664/02 (22) 10.07,90 (46) 07.08.92. Бюл. ¹ 29 (71) Пермский политехнический институт (72) В.M.ßçoâñêèõ, Т,В.Ольшанская, Н.В.Кабаев и Б.А.Берестов (56) Патент Японии

¹ 62-222017, кл, С 21 D 1/09, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1523578, кл. С 21 D 1/09, 1988. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано при термической обработке, например, инструментальных сталей, Известен способ термической обработки лазерным лучом, при котором для повышения скорости охлаждения при термической обработке лучом лазера изде-. лие размещают в ванне с водой таким образом, что над упрочняемой поверхностью имеется слой жидкости (например, толщиной 5 мм), Луч лазера направляют на участок поверхности изделия через выпуклое отверстие сопла, Одновременно через то же отверстие подают инертный газ, например аргон, который удаляет слой воды с облучаемой зоны. Луч перемещают относительно иэделия с требуемой скоростью. После сме- . щения сопла над упрочняемыми участками появляется слой воды, интенсифицирующий охлаждение, Наблюдаемый эффект упрочнения определяется суммарным влиянием повышенного числа эффектов тонкой кристаллической структуры (дислокаций, ва(57) Использование: изобретение относится к термической обработке. Сущность изобре- . тения: способ заключается в том, что обрабатываемое изделие устанавливают в емкость с азотом, выдерживают в нем до выравнивания температуры изделия и жидкости и затем подвергают обработке лазерным излучением непосредственно через слой азота над обрабатываемой поверхностью, при этом толщину слоя охлаждающей жидкости выдерживают в пределах от 0 5 до

1,5 мм. 2 ил. кансий и их комплектов), возникающих в результате высоких скоростей нагрева и охлаждения, а также мартенситного превращения.

Известен также способ термической обработки изделий, включающий предварительное объемное охлаждение до заданной температуры и нагрев поверхности под закалку импульсным лазерным излучением, при котором с целью улучшения качества путем увеличения глубины упрочняемой зоны, предварительное охлаждение осуществляется до 80 — 200 К. При этом способе скорость охлаждения зоны, нагретой лазерным излучением, зависит"от температуры обрабатываемой детали: чем она ниже, тем скорость охлаждения выше. Повышение скорости охлаждения связано с увеличением градиента температур и некоторым увеличением коэффициента теплопроводности, При этом способе отвод тепла от обрабатываемой эоны происходит только в направлении основного металла, а не во всех направлениях. При этом не реализуется в полной мере повышение твердости обрабатываемой зоны.

1752784 целью изобретения является повышение степени упрочнения поверхностного слоя обрабатываемых иэделий за счет повышения скорости охлаждения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки изделий, включающему предварительное охлаждение изделия жидким азотом и последующий поверхностный нагрев лазером, поверхностный нагрев лазером осуществляют под слоем жидкого азота с толщиной слоя над поверхностью в пределах 0,5-1,5 мм.

На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа термической обработки лазерным излучением; на фиг. 2— зависимость микротвердости обработанной поверхности от толщины слоя охлаждающей жидкости над обрабатываемой поверхностью.

Обрабатываемую заготовку 1 устанавливают в емкость 2, которая находится в емкости 3, В емкость 2 заливают охлаждающую жидкость 4, например жидкий азот.

При полном заполнении емкости 2 над поверхностью обрабатываемой заготовки 1 находится слой охлаждающей жидкости толщиной Н, По предлагаемому способу величину Н выдерживают в пределах 0,5 — 1,5 мм. По мере испарения охлаждающей жидкости ее постоянно доливают в емкость 2, а излишек поступает в емкость 3. Интенсивное испарение происходит в первый момент заливки. После выравнивания температуры обрабатываемой заготовки и охлаждающей жидкости бурное кипение прекращается и заготовку подвергают обработке лазерным излучением 5, Способ опробован при лазерной обработке стали У10. Обработку проводят на установке "Квант-15" при следующих технических параметрах: энергия лазерного

5 излучения 8 Дж, длительность лазерного импульса 4.10 с, диаметр пятна нагрева

1,2 мм. Образцы из У10 устанавливают в емкость по схеме фиг. 1. Величину Н изменяют от 0 до 3 мм.

10 На фиг, 2 представлена зависимость микротвердости обработанной поверхности от толщины слоя охлаждающей жидкости (кривая 6).

Как видно из графика, наибольшая мик15 ротвердость получена при толщине слоя

0,5 — 1,5 мм. При толщине слоя менее 0,5 и более 1,5 мм значения микротвердости близки к значениям, данным в прототипе.

При обработке обрабатываемого мате20 риала У10 микротвердость по известному способу 11500-12500 МПа, по предлагаемому 1615С МПа.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в

25 значительном увеличении степени упрочне- . ния обработанной поверхности эа счет повышения скорости охлаждения.

Формула изобретения

Способ термической обработки изде30 лий, включающий предварительное охлаждение изделия жидким азотом и последующий поверхностный нагрев лазером, отличающийся тем, что, с целью повышения степени упрочнения поверхно35 стного слоя, поверхностный нагрев лазером осуществляют под слоем жидкого азота с толщиной слоя над поверхностью в преде- . лах от 0,5 до 1,5 мм.

1752784 00 /Я бЪг Г

РЯ РЯ

Составитель Т.Ольшанская

Техред М,Моргентал Корректор О.Юрковецкая

Редактор Н.Гунько

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

Заказ 2734 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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