Способ термической обработки стальных изделий Советский патент 1991 года по МПК C21D1/09 

Изобретение относится к термической обработке стали при помощи концентрированных источников энергии, конкретнее лазерного излучения, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей цилиндрической формы.

Цель изобретения - улучшение качества изделий путем равномерного нагрева всей внутренней поверхности цилиндра.

Сущность изобретения заключается в том, что на внутреннюю поверхность цилиндра направляют луч лазера, отраженного от вращающегося наклонного зеркала, и нагревают поверхность под закалку, причем наклонное зеркало должно вращаться с такой скоростью, что, когда луч, пройдя окружность, возвращается в исходную точку, то температура в этой точке еще не опускается до температуры области аусте- нитизации. Скорость изменения температуры Vr при лазерной закалке больше КГ0С-с , и, если рассмотреть область температур от температуры плавления поверхности Т° до температуры области аустенитизации Тд, то время изменения от ТПА до Tq за один оборот выразится формулой

t

V,а

а

(X

ч

ОС

и для данного материала t const. Скорость движения лазерного пятна V/f) по окружности радиуса R с учетом t равна

„ 27R 27RVr

у - .-- - - - --..™ ,

П t- Т - Т

- л ia За один оборот наклонного зеркала (Энергии распределится по площади

S 2 iTR 2r, где г - радиус лазерного пятна в фокальной плоскости, а площадь пятна s Ъгг. Плотность

в кольце станет в -

s

9тR

ir- 4 --- раз меньше.Поэ

R

Л

тому потребуется сделать ч оборотов с линейной скоростью пятна окружности Vr-n ---™-. Если

по

п(

- Т,

теперь это кольцо с температурой в любой точке, равной Тп„- Та, переднигать вдоль оси цилиндра со скоростью, соответствующей для данного материала, то будет происходить поверхностная сплошная закалка. Обозначим скорость закалки V,, и так как время од- У Тол - То

ного оборота t , то за

один оборот кольцо передвинется на расстояние . Ширина кольца 2г, коэффициент сплошности Коп выразится формулой

КС,

Vat 2г

1 V3

/ Т пл

2r (v; }

так как линейная скорость движения

Т - Т л тна по окружности

2fR „ к

V

то

h

еп

1 -г

Vr vT

R

n

Пример,

|6-.-i зеркало совершает за

та зооuc, vr

1300-800

То«

0,005 с,

т.е. вращается со скоростью 12000 об/мин. При обработке цилиндра радиусом R 50 мм пятном радиу- са г 2 мм со скоростью V. 20 мм/с (для сталей) линейная скорость движения пятна по окружности Vn 2l3Ai4 50 мм

|t0,005 6280° ё

Преимущество предложенного способа перед известными состоит в том, что внутренний диаметр обрабатываемого цилиндра может быть любым, лазеры, применяемые для упрочнения поверхности, - обычной мощности, а коэффициент сплошности близок к единице, тогда как в прототипе он равен 0,7.

15

20 Формула изобретения

Способ термической обработки стальных изделий, преимущественно внутренней поверхности цилиндров, включающий подачу на поверхность луча лазера, отраженного от наклонного зеркала, вращающегося с заданной скоростью, закалку, отличающийся тем,что, с целью улучшения качества изделий путем равномерного нагрева всей внутренней поверхности цилиндра, луч лазера вращают со скоростью

V

П

2Јкут ТПЛГТ Г

где Vr скорость охлаждения при закалке лазером; R - радиус внутренней поверхности цилиндра;

ПЛ,ТИ - температуры соответственно плавления и аустенитиза- ции стали.

Изобретение относится к термической обработке стали при помощи концентрированных источников энергии, конкретнее лазерного излучения, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей цилиндрической формы. Цель изобретения - улучшение качества изделий путем равномерного нагрева всей внутренней поверхности цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что на внутреннюю поверхность стального цилиндра подается луч лазера, отраженного от наклонного зеркала, вращающегося со скоростью V 5i2frRVT/Tnn - Та, где VT - скорость охлаждения цилиндра после закалки лазером; R - внутренний радиус цилиндра; Tnfl, Tft- температуры соответственно плавления и аустенитиза- ции стали. С S