МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» И. А. Пинахин, В. А. Черниговский ОСНОВЫ ОБЪЕМНОГО ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ И КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МОНОГРАФИЯ Ставрополь 2014 УДК 621.7-1+621.9-1:621.373.826 ББК 34.43:32.86-5+34.58 П 32 Рецензенты: канд. техн. наук, профессор В. А. Лебедев (Донской государственный технический университет), д-р техн. наук, профессор Л. А. Борисенко (Ставропольский Институт Кооперации, филиал БУКЭП) Пинахин И. А., Черниговский В. А. <...> П 32 Основы объемного импульсного лазерного упрочнения инструментальных и конструкционных материалов: монография. <...> ISBN 978-5-9296-0689-2 В работе приведены результаты исследования условий возбуждения ударной волны в различных материалах, в результате чего модифицируется их структура с повышением физикомеханических свойств по локальному объему. <...> За счет обзора существующих методов упрочнения материалов с применением лазеров и объемных методов упрочнения показана технико-экономическая эффективность разработанного авторами метода объемного импульсного лазерного упрочнения для изделий, которые при некотором изменении геометрических параметров не теряют своей работоспособности (режущий и буровой инструмент, траки гусеничных машин, дорожные резцы, рабочие органы землеройных и сельскохозяйственных машин, дорожные резцы и др.) <...> В настоящее время часто инструментальные и конструкционные материалы вынуждены работать в условиях близких к экстремальным, т. е. при повышенных или пониженных температурах, трении, значительных статических или динамических нагрузках и т. п. <...> Снижение стоимости изготовления и ремонта: − для инструментальных материалов за счет уменьшения инструментальных затрат, вследствие сокращения дополнительных расходов, связанных, например, с переточкой <...>
Основы_объемного_импульсного_лазерного_упрочнения_инструментальных_и_конструкционных_материалов.pdf
УДК 621.7-1+621.9-1:621.373.826
ББК 34.43:32.86-5+34.58
П 32
Рецензенты:
канд. техн. наук, профессор В. А. Лебедев
(Донской государственный технический университет),
д-р техн. наук, профессор Л. А. Борисенко
(Ставропольский Институт Кооперации, филиал БУКЭП)
Пинахин И. А., Черниговский В. А.
П 32 Основы объемного импульсного лазерного упрочнения
инструментальных и конструкционных материалов:
монография. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2014. – 160 с.
ISBN 978-5-9296-0689-2
В работе приведены результаты исследования условий возбуждения
ударной волны в различных материалах, в результате
чего модифицируется их структура с повышением физикомеханических
свойств по локальному объему.
За счет обзора существующих методов упрочнения материалов
с применением лазеров и объемных методов упрочнения показана
технико-экономическая эффективность разработанного авторами
метода объемного импульсного лазерного упрочнения для
изделий, которые при некотором изменении геометрических параметров
не теряют своей работоспособности (режущий и буровой
инструмент, траки гусеничных машин, дорожные резцы, рабочие
органы землеройных и сельскохозяйственных машин, дорожные
резцы и др.).
Адресована инженерам, преподавателям и студентам технических
специальностей.
УДК 621.7-1+621.9-1:621.373.826
ББК 34.43:32.86-5+34.58
© Пинахин И. А., Черниговский В. А., 2014
ISBN 978-5-9296-0689-2
© ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский
федеральный университет, 2014
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………...…………………… 3
ГЛАВА 1
ОБЗОР МЕТОДОВ УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ
И КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ЛАЗЕРА………………….……………..
1.1 Поверхностная лазерная закалка……………...……
1.2 Лазерное легирование……………………………….
1.3 Импульсная лазерная обработка……………………
1.4 Лазерный наклеп………………………………….…
1.5 Аморфизация поверхностей………………………..
1.6 Оплавление материалов лазером…………………...
ГЛАВА 2
ОБЪЁМНЫЕ МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ
И КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ….
ГЛАВА 3
ОБЪЕМНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ЛАЗЕРНОЕ УПРОЧНЕНИЕ
3.1 Возбуждение ударной волны в материале однократным
лазерным импульсом………………………………
3.2 Исследования прохождения ударной волны в результате
ОИЛУ с помощью тензометрии………………...…
3.3 Рентгеноструктурный анализ образцов, прошедших
ОИЛУ………………………………………………….....
3.4 Методологические основы применения метода
объемного импульсного лазерного упрочнения (ОИЛУ)….
5
5
9
10
11
12
13
14
17
17
22
25
45
ГЛАВА 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОИЛУ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ
И ПРОЧНОСТЬ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ…..
4.1 Методика проведения исследований………………
4.1.1 Метод ступенчато–возрастающих режимов резания
4.1.2 Метод непрерывного увеличения скорости резания
4.2 Особенности износа твердосплавного инструмента
после ИЛО………………………………………………… 62
50
50
51
55
158
Стр.158
4.3 Исследование абразивной износостойкости твердых
сплавов, прошедших ОИЛУ……………………………
4.4 Оптимизация режимов ОИЛУ по износостойкости
режущих инструментов………………………………………
4.5 Влияние ОИЛУ на прочность при изгибе твердых
сплавов………………………………………………………...
4.6 Влияние режимов ОИЛУ на прочность и износостойкость
твердого сплава…………………………………..
ГЛАВА 5
МЕТОД КОМБИНИРОВАННОГО УПРОЧНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
– ОБЪЕМНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ЛАЗЕРНОЕ
УПРОЧНЕНИЕ+ВИБРАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА………….
ГЛАВА 6
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ,
ПРОШЕДШИХ ОИЛУ……………………………….………
6.1 Комплексное исследование влияния ОИЛУ на
стойкость твердосплавного режущего инструмента……….
ГЛАВА 7
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИСХОДЯЩИХ
В РЕЗУЛЬТАТЕ ОИЛУ………………………………………
7.1 Исследования волновых процессов при ОИЛУ…...
7.2 Физическое моделирование процесса ОИЛУ
ГЛАВА 8
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНКОВ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ,
РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ, ПРОШЕДШИХ ОИЛУ….
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ………………………………………...…
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………...…………………..………
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………..
73
82
88
98
101
110
116
125
125
с использованием критерия подобия…………………..…… 135
140
144
146
149
159
Стр.159