Устройство для поверхностного лазерного упрочнения

 

Изобретение относится к устройству для поверхностного лазерного упрочнения. Цель - повышение качества обработки путем увеличения глубины и микротвердости упрочненного слоя, уменьшение шероховатости за счет вибрации сопла, повышение срока службы устройства, улучшение условий эксплуатации. Устройство содержит объектив 1 с фокусирующей линзой 2, соединенной с соплом (С) 3 через пьезоэлектрический преобразователь 5. К торцу С прикреплен износостойкий наконечник (Н) 6. На С 3 закреплена камера 8 для отсасывания вредного газа. Высокочастотные вибрации, созданные преобразователем 5, через Н 6 С 3 действуют как пластический деформатор обрабатываемой поверхности 7. В результате тех же вибраций в зоне контакта поверхности 7 и Н 6 создается воздушная подушка, способствующая уменьшению трения. В результате, подавая газы через штуцер, можно создавать в зоне упрочнения среду с необходимыми свойствами, что позволяет, кроме процессов термоупрочнения в защитной среде, проводить термохимические упрочнения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (195 (55) А1 (g>) g С 21 0 1/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ П=НИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4648316/31-02 (22) 10.02.89 (46) 30.12.90. Бюп. № 48 (71) Институт физики АН ЛитССР (72) Э.В.Якштас и P.-М.В.Канапенас (53) 621,375.826.002.5 (088.8) (56) Патент Великобритании № 2099347, кл . С 21 П 1/29, 1982.

Григорьянц А.Г. и др. Методы поверхностной лазерной обработки, М., 1987, с, 98 — 103. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройству для поверхностного лазерного упрочнения. Цель изобретения — повышение качества обработки путем увеличения глубины и микротвердости упрочненного слоя, уменьшение шероховатости .".а счет вибрации сопла, повышение срока службы устройства, улуч2 шение условий эксплуатации. Устройство содержит объектив 1 с фокусирующей линзой 2, соединенной с соилом (С)3 через пьезоэлектрический преобразователь 5. К торцу С прикреплен износостойкий наконечник (Н)6, На С 3 закреплена камера 8 для отсасыванйя вредного газа. Высокочастотные вибрации, созданные преобразователем 5, через Н 6 С 3 действуют как пластический деформатор обрабатываемой поверхности 7; В результате тех же вибраций в зоне контакта поверхности

7 и Н 6 создается воздушная подушка, способствующая уменьшению трения. Б результате, подавая газы через штуцер, можно создавать в зоне упрочнения среду с необходимыми свойствами, что позволяет, кроме процессов термоуправления в защитной среде,.проводить термохимические упрочнения.

2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1617006

Изобретение относится к термической обработке поверхности стальных изделий концентрированными источниками энергии, например лазерным

5 излучением, и может быть испс,.: ьзова(о при обработке деталей машин и инструмента, подвергаемых повышенному износу.

Цель изобретения - улучшение ка- 10

1 ества обработки путем увеличения глубины упрочненного слоя и его микQ отвердости, уменьшение шер оховатости за счет вибраций сопла.

На чертеже представлена общая 15 схема устройства.

Устройство содержит лазер (не оказан), объектив 1, в котором закреплена фокусирующая линза 2.

Сопло 3 выполнено со штуцером 4

20 длЯ подачи газа ° Пьезоэлектрический преобразователь 5 в виде шайбы одной поверхностью прикреплен к торцу объектива i другой — к соплу. На торце сопла 3 закреплен износостойкий нако-25 нечник 6 из твердого сплава, контак— тирующий с обрабатываемой. поверхностью 7. На сопле 3 у наконечника 6 закреплена камера 8 для отсасывания вредного газа . Полость сопла 3 огра30

, Ничена пластиной 9 из КС1, прозрачной для пучка 10 лазерного излуче- . ния е

Устройство работает следующим образом.

Перед обработкой сопло 3 с нако35 нечником 6 подводят до соприкосновенИя с обрабатываемой поверхностью 7.

Через штуцер 4 подают рабочий газ,, пучок 10 лазерного излучения фокуси40 руют линзой 2 в зону обработки, подают напряжение в пьезоэлектрический преобразователь (пьезокерамическую пластину) 5 и обрабатываемую поверхность 7 линейно перемещают. Высоко45 частотные вибрации, созданные преобразователем 5, через наконечник 6 дЕйствуют как пластический деформатор обрабатываемой поверхности 7.

Кроме того, в результате тех же высокочастотных вибраций в зоне контакта поверхности 7 и наконечника 6 создается воздушная подушка, способст" вующая уменьшении трения при сканировании и появлению зазора (до 10мкм) между обрабатываемой поверхностью 7 и наконечником 6. Выход рабочего газа через такой зазор является минимальным, вследствие чего давление внутри сопла 3 возрастает ° Увеличение давления при применении некоторых газов, например азота, способствует происхождению в зоне упрочнения термохимических процессов, а при применении инертных газов — защите обрабатываемой поверхности от окисления, вследствие чего повьппается чистота поверхности, Условия упрочнения улучшает камера 8, охватывающая зону обработки.

Например, при обработке стали

СТ.З с исходной твердостью Н 1300 NIa и применением азота N под давлением

10 - 20 атм и использовании СО ла2 зера мощностью P = 1000 M (скорость сканирования Ч - 0 5 м/мин) после упрочнения твердость Н упрочнения достигает 4000 МПа, глубина—

0,3? — 0,45 мм, при рентгеноструктурном исследовании в упрочненной зоне обнаружены спектры азота, т.е. происходит азотирование.

Соединение сопла с объективом через пьезоэлектрический преобразователь и крепление к торцу сопла износостойкого наконечника позволяет выравнивать поверхность в зоне упрочнения независимо от направления сканирования, создавать и менять давление рабочих газов в зоне обработки, в результате чего проводить термохимические и плазменные процессы, а также экономично использовать рабочий газ, например гелий, аргон, азот и др.

Совокупность отличительныхприэнаков позволяет достичь упрочнения глубины большей на 20 — 25K, шероховатость поверхности улучшить на ! 1 класс чистоты и повысить микротвер « дость упрочненных зон на 15-20Ж а

О у при использовании устройства в термохимических процессах — многократно. Прикрепление к торцу сопла камеры., охватывающей рабочую зону, дало возможность работать с вредным рабочим газом.

Формула изобр ет ения

Устройство для поверхностного лазерного упрочнения, содержащее лазер, объектив с фокусирующей линзой и сопло со штуцером подачи газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества обработки путем увеличения. глубины упрочненно161

Составитель Н.Кузовкина Редактор М.Петрова Техред П.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 4098 Тирах 509 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 го слоя и его микротвердость и уменьщения шероховатости поверхности за счет вибрации сопла, сопло соединено с объективом через пьезоэлектрический преобразователь.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы7006 б щения срока службы, сопло выполнено с износостойким наконечником.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т-л и ч а ю ц е е с я тем, что, с цельн улучшения условий эксплуатации, оно снабжено камерой для отсасывания газа, закрепленной на сопле у наконечника.