Способ термической обработки стальных изделий

 

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 аустенитизации стали. С S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 Э 1/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ции стали.

О

Сф (X

ОС

ТпА Тя т

V !

27iRVy

Т„„- Т„

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4402853/02 (22) 04.04.88 (46) 30,03.91. Бюл. N- 12 (71) Харьковский тракторный завод им. С.Орджоникидзе (72) !О.С,Кулаенко (53) 621.785.79 (088.8) (56) Упрочнение деталей лучом лазера. Киев: Техника, 1981, с.131, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к термической обработке стали при помощи концентрированных источников энергии, конкретнее лазерного излучения, и может быть использовано в машиноИзобретение относится к термичес — кой 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 наг— рева 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 опусÄÄSUÄÄ 1638178 А I

2 строении 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

> 2iiRV /Т q — Т, где Ч1 — скорость охлаждения цилиндра после закалки лазером; R — внутренний радиус цилиндра; Т, Т вЂ” температуры соответственно плавления и аустенитиэаI кается до температуры области аустенитизации. Скорость изменения температуры VT при лазерной закалке больше 10 С. с, и, если рассмотреть

4o — 1 область температур о т температуры

0 плавления поверхности Т„„до температуры области аустенитизации Т, то время изменения от Т„„до Т эа один оборот выразится формулой и для данного материала = сопз, Скорость движения лазерного пятна

Ч,„ по окружности радиуса R с учетом t равна

3а один оборот наклонного зеркала

|энергии распределится по площади

1638178 энергии в кольце станет в

2ЯВ. 2r

К

= 4 — — раз меньше. Поэг

Формула изобретения

U t

К 1 сп 2r

Чз Tnn — Та

30 а так как линейная скорость движения тп тд» пятна по окружности — — П" — —-U и т

2nP. и. Ч; то К вЂ” 1 — n —— Д Э

6 сп r

Пример ° При Т п = 1300 r., Тс, = 800 С, V = 10 с один оборот зеркало совершает за

21 RV>

Т -Т пп а

R. где VT— скорость охлаждения при закалке лазером; радиус внутренней поверхности цилиндра; температуры соответственно плавления и аустенитизации стали.

Тnni Tп

1300-800 — — 0 005 с

Составитель А.Кулемин

Техред Л.Сердюкова

Редактор Л.Веселовская

Корректор М,Самборская

Заказ 902 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101

Я = 2 ЙК 2r, где r — радиус лазерного пятна в фокальной плоскости, а площадь пятна s = g r . Плотность

Р тому потребуется сделать 4 — — оборог 10 тов с линейной скоростью пятна по

2uPV> окружно с ти V,. = — — — — — — . Если

Тп4 Тп теперь это кольцо с температурой в любой точке, равной - nn Тд, передви- 15 гать вдоль оси цилиндра со скоростью, соответствующей для данного материала, то будет происходить поверхностная сплошная закалка. Обозначим скорость закалки V и так как время одТю — To ного оборота t то за

Ч г один оборот кольцо передвинется на расстояние V. t. 111ирина кольца 2r, коУ эффициент сплошности K ch выразится формулой т.е. вращается со скоростью

12000 об/мин. При обработке цилиндра радиусом R = 50 мм пятном радиуса r = 2 мм со скоростью V = 20 мм/с (для сталей) линейная скорость движения пятна по окружности V = л

2nR 2 3 14 50 мм — 62800 — — .

0,005 с

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.

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