Проведено детальне теоретичне дослідження та математичне моделювання фізичних явищ, що відбуваються у процесі взаємодії лазерного пучка з дуговою плазмою, а також за умов їх спільної взаємодії з поверхнею оброблюваного металу. Встановлено, що в системі електрична дуга - лазерний пучок можливе виникнення комбінованого лазерно-дугового розряду, який можна використовувати для створення нового комбінованого зварювання, різання та модифікації поверхні. Розроблено принципи побудови та методи розрахунку таких пристроїв, створено дослідні зразки інтегрованих плазмотронів для лазерно-плазмового зварювання та порошкового наплавлення. Досліджено технологічні можливості розроблених плазмотронів, визначено основні причини більш високої ефективності комбінованих процесів у порівнянні зі звичайними дуговими та лазерними технологіями. Виконано теоретичні дослідження, розроблено математичні моделі та проведено числове моделювання процесів лазерної та плазмової взаємодії з дисперсними матеріалами, створено програмне забезпечення для комп'юбтерного моделювання процесу плазмового напилювання.

  Скачати повний текст

Проаналізовано сучасний стан розвитку лазерних технологій в галузі інженерії поверхні та показано відсутність систематизованих наукових основ лазерного та гібридного наплавлення та модифікування. Це не дозволяє розвивати нові технологічні підходи та розширювати спектр задач, які доцільно вирішувати методами лазерної поверхневої обробки. Створено математичну модель, за допомогою якої можна визначати параметри режиму обробки шляхом оптимізації розподілу температури за глибиною системи "наплавлений шар - основний метал" за критерієм мінімізації тепловкладання. Дослідження фізико-металургійних особливостей процесів наплавлення та модифікування металевих поверхонь дозволяють за рахунок оптимізації термічних циклів знижують залишкові напруження оброблених шарів, які призводять до мінімізації тріщиноутворення, а також встановлюють критерії усунення внутрішніх пор і відшарування покриттів. Встановлено, що гібридні процеси сприяють значному зниженню рівня залишкових напружень і коефіцієнта тріщиноутворення в наплавлених шарах, зниженню припуску під фінішну механічну обробку у кілька разів, а також зниженню коефіцієнта тертя оброблених поверхонь з одночасним підвищенням їх задиростійкості. Створено узагальнену розрахунково-експериментальну методику вибору параметрів технологічного режиму для процесів лазерного та гібридного наплавлення та модифікування металевих поверхонь.

  Скачати повний текст