Рассмотрены особенности тепло- и массообменных процессов, протекающих в металле в зоне лазерного воздействия. Описаны технологические процессы лазерного упрочнения металлов и сплавов. Установлены основные закономерности образования поверхности деталей композита сталь-бронза под действием лазерного излучения. Приведены наиболее характерные параметры процесса лазерной наплавки порошков различных составов с антифрикционными свойствами, аморфными и микрокристаллическими структурами. Определены величины триботехнических характеристик полученных слоев, а также величина износостойкости в паре трения с использованием наплавленных слоев.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж627 + К587-7 с

Рубрики:

Лазерна обробка

Лазерна обробка металів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведен анализ применения лазерной обработки для упрочнения трущихся поверхностей деталей машин, механизмов и технологической оснастки. Показано влияние метода упрочнения на структуру и триботехнические характеристики обрабатываемых изделий. Описаны примеры практического применения лазерной обработки для упрочнения деталей машин и инструмента.

Індекс рубрикатора НБУВ: В343.14 я73-1 + З86-531 я73-1 + К587 я73-1

Рубрики:

Когерентна оптика. Лазерна оптика, лазерна поляриметрія

Квантова електроніка (радіофізика, радіотехніка)

Лазерна обробка металів

Шифр НБУВ: ВА666513 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто розроблений опто-акустичний метод фокусування лазерного випромінювання на поверхню виробу за лазерної розмірної обробки. Подано алгоритм стеження за фокусом у процесі гравірування і різання металу. Алгоритм засновано на вимірюванні геометричної форми поверхні виробу. Наведено результати експериментальної перевірки розробленого методу. Показано можливість його практичної реалізації та технологічну ефективність.

Рассмотрен разработанный опто-акустический метод фокусировки лазерного излучения на поверхность изделия при лазерной размерной обработке. Представлен алгоритм слежения за фокусом в процессе гравировки и резки материала. Алгоритм основан на измерении геометрической формы поверхности изделия. Представлены результаты экспериментальной проверки разработанного метода. Показана его практическая реализуемость и технологическая эффективность.

The optic-acoustic method, developed by the authors, of a focusing of laser radiation on a surface of an item is considered at laser dimensional processing. The algorithm of tracking behind a focal point in process engrave is shown and are sharp of a material. The algorithm is based on measurement of the geometric form of a surface of an item. The outcomes of experimental check of the developed method are shown. The practical marketability and technological efficiency is shown it.

Освещены новые достижения в области лазерной техники и технологии, разработки НИИ лазерной техники и технологии НТУУ "КПИ", изложены концепции е-предприятия, позволяющего интегрировать научные и производственные ресурсы в данной области, национальной технологической платформы Украины. Приведены приоритеты, требующие особого внимания и поддержки, в области лазерной техники и технологии на ближайшие 3 - 5, 10 - 15 и 20 - 25 лет.

Здійснено аналітичне моделювання методів обчислення залишкових деформацій та характеру розподілу напружень в металевих пластинах під впливом теплового циклу нагрівання та охолодження, викликаного переміщенням лазерного променя поверхнею під час лазерної обробки матеріалу. Параметрами в цій моделі є: гранична температура поверхні, що наближається до температури, за якої матеріал втрачає свої пружні властивості, числа Фур'є і діаметр лазерного променя, пов'язаний із товщиною пластини. Створена модель дозволяє обчислити ефективний вигин і формозміну матеріалів. Аналіз побудованої моделі доводить можливість контролю рівня поверхневих напружень зігнутої пластини за зміною числа Фур'є і температурою поверхні.

Запропоновано спосіб збільшення жорсткості виробів, виготовлених із тонколистових матеріалів, створенням за допомогою лазерного опромінення металургійних ребер жорсткості, тобто окремих ділянок матеріалу конструкції, характер розташування та напружено-деформований стан яких визначаються розподілом максимальних пружних напружень, які виникають у виробі за зовнішнього навантаження. Показано, що лазерне нагрівання є найбільш ефективним способом керування величиною та знаком залишкових напружень таких локальних ділянок, конфігурацією й характером їх розташування. Змінюючи розподіл інтенсивності випромінювання в площині фокусування, можна забезпечити заданий розподіл ізотерм по товщині пластини, а значить, і необхідний розподіл залишкових напружень.

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, а також 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. Проведено 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.

Розроблено та досліджено нові високоефективні лазерні процеси обробки матеріалів і металевих розплавів. Створено наплавлення на основі твердих розчинів, рідкометалічних емульсій і суспензій. Наведено способи одержання литих композиційних матеріалів за допомогою лазерного опромінення та створено пристрої для реалізації зазначених процесів. Проведено детальні теоретичні дослідження, математичне та фізичне моделювання явищ, що відбуваються під час взаємодії лазерного променя з твердими та рідкими металами та сплавами. Виявлено поведінку неметалічних включень у чавунах і сталях та їх роль у процесі формування стуктурно-фазового стану у зоні впливу лазерного випромінювання. Досліджено вплив комбінованого лазерно-плазмового джерела енергії на поверхню залізовуглецевих сплавів, механізми їх спільного впливу на формування мікрометалургійної ванни розплаву, кінцеву структуру та властивості сплаву. Теоретично досліджено взаємодію лазерного випромінювання з дисперсними частинками. Визначено принципи формування емульсійного та суспензійного розплавів за умов лазерного опромінення твердих матеріалів і порошкових сумішей. Сформульовано принципи одержання лазерних композиційних наплавлень емульсійних і суспензійних розплавів. Здійснено математичне моделювання й обгрунтовано процеси лазерної аморфізації сплаву, одержання та нанесення аморфно-мікрокристалічних покриттів. За результатами дослідження процесів лазерного опромінення поверхні металевих розплавів виявлено зміни структури і фазового складу обробленого алюмінієвого сплаву. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження взаємодії газолазерного потоку з модельними та металевими

Розроблено наукові засади лазерно-плазмовоіонного зміцнення, досліджено теоретичні аспекти даного процесу. Обгрунтовано доцільність застосування розмірної лазерної обробки під час комбінованого зміцнення. Створено сумісну модель теплопровідності та термопружності у зоні дії лазерного випромінювання (ЛВ) для знаходження поля температур і температурних напружень. Визначено механізм руйнування матеріалу в паровій, рідкій (викиді рідкої фази) та твердій фазах (термопружного відколу). Здійснено їх експериментальну реалізацію та виявлено вплив технологічних параметрів (щільності теплового потоку, швидкості переміщення, часу дії) на ефективність нагріву, зміцнення або розмірну обробку. Розроблено теоретичні засади технологічного супроводу зміцнювальних технологій з використанням ЛВ. Доведено можливість підвищення згинальних міцністних характристик, мікротвердості та стійкості різальних інструментів за рахунок лазерно-плазмової-іонної обробки, а також використання ЛВ для нагріву деталей (з матеріалів, що підлягають інтенсивному окисненню у вакуумі), або моделювання дією ЛВ й електронним променем. Розроблено й апробовано комп'ютеризовану лазерну технологічну установку, показано її високу ефективність (прошивання 140 отворів за 6 хвилин), що забезпечує необхідну якість отворів. Нову установку впроваджено на ДП ХМЗ ФЕД.

Доведено можливість керування в широкому діапазоні розподілом потужності, формою перерізу лазерного променя деталі під час її обробки, а також тепловим станом, з використанням аберації сферичного дзеркала. Для даного керування розроблено відповідні теоретичні й експериментальні моделі. Базуючись на отриманих експериментальних та математичних залежностях, наведено рекомендації щодо підвищення ефективності лазерної обробки шляхом оптимального використання сферичних дзеркал. Розроблено спеціальну фокусувальну систему та алгоритм розрахунку її оптичних параметрів для отримання на виході з неї променя з оптимальними просторовими характеристиками.

Індекс рубрикатора НБУВ: К209 + К587

Рубрики:

Вплив інших факторів на структуру і властивості металів і сплавів

Лазерна обробка металів

Шифр НБУВ: РА346895 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Обобщен и систематизирован материал по технологическому применению концентрированных потоков энергии. Изложены физические основы термической плазмы, лазерного излучения, электронно-лучевого нагрева. Приведены принципиальные схемы плазмотронов. Рассмотрены электроплазменные процессы в машиностроении. Уделено внимание физико-техническим основам работы лазеров и электронно-лучевых установок.

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.

Проаналізовано механізми лазерного формоутворення. Наведено результати експериментальних досліджень. Напрацьовано рекомендації щодо режимів обробки вуглецевої сталі 65Г і нержавіючої сталі 12Х18Н10Т.

Надано відомості про нетрадиційні методи обробки елементів друкарських форм, основи квантової електроніки, принципи побудови лазерних генераторів. Розглянуто фізичні основи лазерної обробки, алгоритм проектування її технологічної операції. Наведено технологічні схеми обробки елементів форм для друку та поверхневого гравірування. Увагу приділено питанням, що стосуються проектування режимів технологічної операції лазерної обробки, лазерної обробки формних матеріалів, лазерного технологічного устаткування. Описано оптичні системи лазерного технічного устаткування, методику налагодження технологічного режиму лазерної обробки. Розглянуто методи вдосконалення операцій лазерної обробки, вимоги безпеки під час роботи на лазерному устаткуванні.

Розглянуто перспективи використання комбінованого лазерно-ультразвукового оздоблювально-зміцнювальної обробки деталей, де реалізується дія на металеву поверхню лазерно-ультразвукових джерел енергії, що дозволяє не тільки поліпшити параметри поверхневого шару оброблюваних деталей, а й оптимізувати характеристики модифікованих поверхонь для створення конкурентоспроможної продукції. Наведено методику та результати експериментальних досліджень впливу імпульсного лазерного випромінювання без оплавлення і ультразвукових коливань на зміну мікро- і нанорельєфу, мікротвердості поверхневого шару деталей з бронзи марки БрАЖ9-4.

Проаналізовано механізми лазерного формоутворення, найбільш дослідженим і найбільш ефективним є механізм градієнта температур. Наведено результати експериментальних досліджень. Величина деформації є прямо пропорційною до кількості формувальних проходів як у випадку обробки вуглецевих сталей, так і під час обробки нержавіючих сталей аустенітного класу.

Представлен обзор материалов мобильных установок для ручной и механизированной лазерной сварки и обработки конструкционных металлов. Даны описание и краткие технические характеристики установки для очистки металлических поверхностей от краски и других загрязнений, переносных аппаратов для механизированной лазерной сварки стыковых и нахлесточных соединений, установки для лазерной обработки и наплавки.