Влияние режимов лазерной обработки чугунов на параметры зон упрочнения и их триботехнические свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты металлографических и триботехнических испытаний чугунов в парах трения со сталью 40Х. Показано, что использование поперечных колебаний лазерного луча при обработке значительно повышает ее производительность, исключает возникновение поверхностных дефектов, возникающих при воздействии излучения расфокусированным лучом на поверхность образцов из чугунов. Установлено, что лазерное термическое упрочнение в зависимости от режимов обработки значительно снижает коэффициенты трения и повышает микротвердость в 4–6 раз и износостойкость модифицированных поверхностей чугунов в 2,5–3,5 раза по сравнению с их исходным состоянием.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Владимир П. Бирюков

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: photonics@technosphera.ru
Scopus Author ID: 0000-0001-9278-6925

кандидат технических наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Aliakbari K., Nejad R. M., Mamaghani T. A., Pouryamout P., Asiabaraki H. R. Failure analysis of ductile iron crankshaft in compact pickup truck diesel engine. Structures. 2022; 36:482–492. doi: 10.1016/j.istruc.2021.12.034.
  2. Artola G., Gallastegi I., Izaga J., Barrena M., Rimmer A. Austempered ductile iron (ADI) alternative material for high-performance applications. International Journal of Metalcasting. 2017; 11 (1):131–135. doi: 10.1007/s40962-016-0085-8.
  3. Suh A., Patel J., Polycarpou A., Corny T. Scuffing of cast iron and Al390-T6 materials used in compressor applications. Wear. 2006; 260(7–8):735–44. doi: 10.1016/j.wear.2005.04.013.
  4. Keller J., Fridrici V., Kapsa P., Vidaller S., Huard J. Influence of chemical composition and microstructure of gray cast iron on wear of heavy duty diesel engines cylinder liners. Wear. 2007; 263 (7–12): 1158–64. doi: 10.1016/j.wear.2007.01.091.
  5. Truhan J., Qu J., Blau P. A rig test to measure friction and wear of heavy duty diesel engine piston rings and cylinder liners using realistic lubricants. Tribol. Int. 2005; 38 (3): 211–218. doi: 10.1016/j.triboint.2004.08.003.
  6. Wagh, S.V., Ingole, S., Bhatt, D.V., Menghani, J.V., Rathod, M. J. Effect of Process Parameters on Surface Properties of Laser-Hardened Cast Iron. In: TMS 2019 148th Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham. 2019; 733–743. doi: 10.1007/978-3-030-05861-6_72.
  7. Monteiro W. A., Silva E. M.R., Silva L.V, Rossi W., Buso S. J. Microstructural and mechanical characterization of gray cast iron and AlSi alloy after laser beam hardening. Mater. Sci. For. 2010; 638–642; 769–774. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/MSF.638-642.769' target='_blank'>www.scientific.net/MSF.638-642.769
  8. Wang B., Pan Y., Liu Y, Barber G. С., Qiu F., Hu M. Wear behavior of composite strengthened gray cast iron by austempering and laser hardening treatment. J. Mater. Res. Technol. 2020; 9 (2):2037–2043. doi: 10.1016/j.jmrt.2019.12.036 2238–7854.
  9. Roy А., Manna I. Laser surface engineering to improve wear resistance of austempered ductile iron. Materials Science and Engineering. 2001;.297: 85–93.
  10. Han X., Zhang Z., Pan Y, Barber G. C. Yang H., Qiu F. Sliding wear behavior of laser surface hardened austempered ductile iron. Journal of Materials Research and Technology. 2020; 9 (6): 14609–14618. doi: 10.1016/j.jmrt.2020.10.050.
  11. Küçük Y., Altas E., Topcu M. E. A comparative analysis of the effect of laser surface treatment on the dry sliding wear behavior of ductile cast irons with different microstructures. Optik – International Journal for Light and Electron Optics. 2023; 274:170540. doi: 10.1016/j.ijleo.2023.170540.
  12. Ghaini F. M., Ameri M. H., Torkamany M. J. Surface transformation hardening of ductile cast iron by a 600w fiber laser. Optik. 2019; 163758. doi: 10.1016/j.ijleo.2019.163758.
  13. Zammit A., Abela S., Betts J. C., Michalczewski R., Kalbarczyk M., Grech M. Scuffing and rolling contact fatigue resistance of discrete laser spot hardened austempered ductile iron. Wear. 2019; 422–423: 100–107. doi: 10.1016/j.wear.2019.01.061.
  14. Abd Ali H. R., Khalid E. A., Alwan A. S., Jaddoa А. А. Effect of Fibre Laser Surface Treatment on Wear Resistance of Gray Cast Iron Astm A48. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. 2021; 44(2): 141–149.
  15. Al-Sayed S.R., Elshazli А. М., Hussein А. Н. А. Laser Surface Hardening of Ni-hard White Cast Iron. Metals. 2020; 10:795. doi: 10.3390/met10060795.
  16. Biryukov V. P., Isakov V. V., Fedotov A. Y., Baulin D. A. Assessing the effect of laser processing modes on the parameters of hardened zones of steels and their wear resistance. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2020; 49(7): 604–610. doi: 10.3103/S1052618820070043.
  17. Бирюков В. П., Исаков В. В., Федотов А. Ю., Баулин Д. А. Оценка влияния режимов лазерной обработки на параметры зон закалки сталей и их износостойкость. Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020; 1: 28–35.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Графики зависимости глубины и ширины зон лазерной закалки чугуна СЧ20 при диметре луча 3,6 мм: а и c – закалка расфокусированным лучом; b и d – закалка с поперечными колебаниями луча с частотой 216 Гц

Скачать (220KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микрошлифы зон лазерного упрочнения ковкого чугуна: а – расфокусированным лучом, b колеблющимся лучом

Скачать (8MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики микротвердости от глубины слоя для ковкого чугуна КЧ60-3: а – расфокусированным лучом; b – колеблющимся лучом

Скачать (96KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микроструктура зоны оплавления ковкого чугуна КЧ60-3 ×500

Скачать (887KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость коэффициентов трения скольжения от скорости в паре трения СЧ20 – сталь 40Х: 1 – СЧ20 (180–210 НВ), 2 – ЛУ-25 Дж / мм2, 3 – 32 Дж / мм2, 4 – 46 Дж / мм2

Скачать (92KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Интенсивность изнашивания пар трения СЧ20-сталь 40Х: 1 – СЧ20 (180–210НВ), 2 – ЛУ-25 Дж / мм2, 3 – 32 Дж / мм2, 4 – 46 Дж / мм2

Скачать (66KB)
Метаданные

© Бирюков В.П., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах