Способ лазерной закалки

 

Изобретение относится к инструментальному производству ,в частности, к поверхностной термообработке с использованием высококонцентрированных источников энергии. Цель изобретения - повышение износостойкости. Для этого упрочняемое лезвие инструмента устанавливают в дофокальной области фокусирующей линзы таким образом, чтобы лазерный луч воздействовал одновременно на режущую кромку и рабочие поверхности, образующие эту кромку. Место расположения центра лазерного луча и величины расфокусировки на кромке и образующих поверхностях выбирают такими, чтобы обеспечить максимальную степень упрочнения лезвия при отсутствии оплавления режущей кромки, что происходит при соотношении плоскостей энергии (0,7-0,95):1,0. При упрочнении лезвия разделительного штампа из стали X12 с углом заострения 90° для обработки электротехнической стали плотность энергии на образующих поверхностях составляет 2,0 Дж/мм, диаметр лазерного луча на поверхностях - 5 мм, диаметр лазерного луча на режущей кромке - 5, 17 мм. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1481259 (А!1 4 С 21 D 1/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276203/31-02 (22) 22,04,87 (46) 23,05.89. Бюл, Р 19 (71) Брянский технологический институт (72) Е.А.Памфилов и В.Д.Северин (53) 621,785.54 (088.8) (56) упрочнение деталей лучом лазера.

/ Под редакцией В,С.I îâàëåíêî, — Ки-. ев: Техника, 1981, с. 1097.

Технология упрочнения разделительных штампов излучением ОКП. Информационный листок, Брянскии ЦНТК, 1981, У 20-81 (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКИ (57) Изобретение относится к инструментальному производству„ в частности к поверхностной термообработке с использованием высококонцентрированных источников энергии. Цель изобретения — повышение износостойкости. Для этого упрочняемое лезвие инструмента !

Изобретение относится к инструментальному производству, в частности к поверхностной термообработке с использованием высококонцентрированных источников энергии.

Цель изобретения — повышение из- . носостойкости °

На фиг.1 приведена зависимость плотности энергии, вызывающей оплавление кромки, от угла заострения лезвия; на фиг.2 — воздействие лазерного излучения на режущий инструмент; на фиг,3 — - схемы обработки ! лезвий инструмента по предлагаемому способу. устанавливают в дофокальной области фокусирующей линзы таким образом, чтобы лазерный луч воздействовал на режущую кромку и рабочие поверхности, образующие эту кромку. Место расположения центра лазерного луча и величины расфокусировки на кромке и образующих поверхностях выбирают такими, чтобы обеспечить максимальную степень упрочнения лезвия нри отсутствии оплавления режущей кромки, что происходит при соотноие1п и плоскостей энергии 0,7-0,95 :1„0. При упрочнении лезвия разделительного штампа из стали Х12 с углом заострения 90 для обработки электротехнической стали плотность энергии на образующих поверхностях составляет

2,0 Дж/мм, диаметр лазерного луча на поверхностях — 5 мм, диаметр лазерного луча на режущей кромке

5,17 мм, 1 з,п. ф:лы, 3 ил, 1 табл.

Упрочняемое лезвие инструмента устанавливают в дофокяльной области фокусирующей линзы таким образом, чтобы лазерный луч воздействовал одновременно на режущую кромку и рябо" чие поверхности, образующие эту кромку. Место расположения центра лазерного луча и величины рясфокусировки на кромке и образующих поверхностях выбирают такими, чтобы обеспечить обработку режущего элемента инструмента с максимальчой степенью упрочнения, Плотность энергии ня кромке выбирается в зависимости от угла зяост) 481259 рения лезвия (Жив.l) или расчитывается по формул», полученной при обработке эксп»риментальных данных: к О 46+ D,1 $ 0J0L р 0,1ср 0,09

Необходимое соотношение плотно5 стей энергии на кромке и поверхности (0,7-0,95; 1,0) достигается следующим образом, Устанавливаются зависимости, связывающие диаметр лазерного луча (D) энергию (Е), плот-. ность энергии (g), величину расфокусировки (ДЕ, фиг.2); подбирается

Р, по Рд и 8р определяется Е и= Е; находится dP и (по Р „и С ); определяется Р к а зависимости от E к = Е

= Е и g к определяется ДГ к и dF кп .F кп по величине ДГ.„, dF z (4Гк„) производится установка инструмента, Если расфокусировкой лазерного луча нельзя достичь оптимального распределения энергии по зонам режущего элемента, то необходимое соотношение энергии получают использованием светофильтра с различной по 25 зонам проницаемостью. лазерной закалке подвергают инструмент (ножи ) для производства шпона.

Кромка — прямолинейная, угол заостреHHH JI»3BI4SI 20, ITJIOTHOCTb энергии 30 на режущей кромке 1,4 Дж/мм, плотность энергии на поверхности

2,0 Дж/мм, что соответствует соотношению 0,7:l 0. Диаметр лазерного луча, воздействующего на поверхность, Р и = 6,0 мм.

При диаметре P. д = 6,0 мм для получения плотности энергии

2,0 Дж/мм требуется энергия лазерного излучения Г p = Е = 55 Дж, щ

На используемой лазерной установке диаметр I>ö = 6,0 мм обеспечивается при величине ЬЕ я = 37,8 мм.

Диаметр лазерного луча, который при F к = F. „= Г -= 55 Дж, обеспечивается плотностью g,, = =1,4 Дж/мм

D „ = 6,87 мм. Определяют величину расфокусировки кромки: Еп

dF = - — Р =- 43 28 мм р и к ь ю

DFк = 1. к dF = 5,48 MM.

Лазерной закалке подвергают режущие элементы разделительного штампа, Угол заострения лезвия 90 о.

g ) 2ý0 Дж/мм; Ск -«1 9 Дж/мм (фиг.1 при /1= 90 ). g :g я= 1,9:2,0

= 09959 1,0, D = 5,0 мм;,„ = Г, = 38 Дж/мм

ЛЕр = 31 0 ; F, g F,л F 38 Дж1

DFи

П, = 5 17 мм йЕ =--- Пк=

"k 1 к — 32,57 мм; DF к„= dF q — DF и =

1,57 мм.

Испытания проводят при резании березы и электротехнической стали.

Применение предлагаемого способа позволяет значительно увеличить эксплуатационную стойкость инструмента.

Формула и з обретения

1. Способ лазерной закалки, преимущественно лезвия инструмента, включающий воздействие лазерного луча одновременно на режущую кромку и образующие ее поверхности, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости, обработку осуществляют расфокусированным лазерным лучом с установкой его центра на поверхности наибольшего износа при соотношении плотности энергии на режущей кромке и плотности энергии на образующих ее поверхностях (0,7-0,95):l 0 °

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— щ и Й с я . тем, что для получения необходимого соотношения плотностей энергии используют светофильтр с различной проницаемостью по зонам, 5 1481259

Характеристики лазерной обработки

Энергия, Плотность Плотность

Дж энергии на поверхности>

55 1,4

Пример

Угол заточки леэвия

Увеличе" ние изиосостойМесто фокусировки

Соотноэнергии на кромке, Дж/мм" шение плотностей кости энергии

1,46

Задняя поверхность

Задняя и передняя поверхности

На кромке

2,0 0,7-1,0

2,0 0 95"1,0

1 9

1 5

Из- 90 вест" ный

1!) 15

1481259

Я " А

pf /сЯ

gpp1Ф вЂ”

Яэ

И/У

Яи3й. Я Я

Составитель В, Муравьев

Редактор Н.Яцола Техрер Л.Сердюкова Корректор М.Васильева

Заказ 2639/25 Тир 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101