Способ термической обработки изделий

ботанных по данному способу, и типичных кривых растяжения Одцоцдпран:ен - ных волокнистых композитон, д тажс композитон, армированных по схеме с етки . Собственно эффект ар мир онд ция обусловлен возникновением нолокнонидцых объемов металла, закаленных лазерным излучением и, следовательно, обладающих уровнем, в 2-2,5 раэд превосходяпим соответствующие покдэдтеи для цездкаленной матрицы. Наиболее эффективной и универсальной схемой расположения упрочненных зон на поверхности обрабатываемой детали янляется сетка.Поскольку поведение под нагрузкой дрмиронднцой лазерцьм излучением стали сильно зависит от вида эпюры напряжений, возникающих на границе раздела (фактически н переходной зоне) мсжду закаленной зоной и основным металлом. В этой связи необходимо, чтобы упрочняющее волокно (закаленная дорожка) имело в поперечном сечении округлую Форму, так как при этом об ес печи наетс я ми нимал ьная конце нтр аПя напряжений на границе раздела волокно - матрица и тем самым увеличивается деформационная способность и долговечность металла.Существенно, что влияние ориентированности волокна (упрочненной дорожки) и формы поперечного сечения волокна на механические свойства являются практическими проявлениями теории композиционных материалов и в этом смысле выступают как существенные отличительные признаки предлагаемой технологии.Ограничение в применении данного способа (до толщины 12-14 мм) вызвано тем, что практически осуществимая глубина лазерного воздействия около 3 мм. В условиях двухсторонней обработки 2 хЗ = 6 мм, т.е. 40-50 сечепя заг от овки р еал ьно и ер екр ыва емог о упрочненными зонами, обеспечивается возможность достижения оптимальной объемной доли упрочняющего волокна (Ч), составляющей 10-30%. Пирина диапазона оптимальной объемной зоны (10-30%) зависит от задаваемого уровня механических свойств. Так, при 7 с 10% (6,5%) прирост прочностных свойств 4-5%, а при Ч30% (37%) при высоких значениях прочности резко снижается деформационная способность 7-9%. Поэтому под оптимальным дидпа ческих свойств от направлепя волокна. При его ориентировке вне указанного интервала снижается эффективыйвклад в сопротивление деформированию50% д Ор оже к, обра зующих сетку. Эт оравцосиьцо уменьшению Ч.40 Указанные признаки пр едложе нногоспособа являются существенными, таккак известные способы лазерной обработки имеют целью изменения свойствповерхности изделия, н частности износостойкости, н то время как впредложенном способе лазерной обработки осуществляется армирование упрочненными зонами объема иэделия, врезультате чего возрастают сопротивления пластической деформации, прочность и энергоемкость металла.П р и м е р ы. Проводилась лазер -ная обработка листов из стали Ст.Зтолщиной 3 мм. С обеих сторон листананосился рисунок из дорожек упрочнения в нсде сетки с шагом 2,0; 2,6;2,7; 2,8; 3,0 мм. После чего из листа выр езали обра зцы дл я ис пыта ний нарастяжение таким образом, что угол 51 О152030 зоном и менеция Объс мной доли упроч 1 яюпего нопокцд подрд умс ндется тд - К 011 И Ц Г С.Р 1(1 1111 Ч С ЦИ И ( ПРИ КОТО - р 1 м предел т с кучести обработанного мдтеридлд нозрдстдет цс мецее чем на 30%, д пластичность уменьшается не более чем цд 25 . по сравнению с номиналом. Регулирование объемной долиОсуиествяется изменением шага се ки (размером ее ячейки), н частности н ддццом способе шдг 1 иий образующих сетку 2-3 мм (по терминологии, принятой н лд зерно 1 технологии, коэффициент перекрытия К = 3-4),иПри шаге сетки меньшем 2 мм при условии сохранения Остдльцьх параметрон обработки эффективность ее заметцо спждется: предел текучести нозрдстдет це более чем на 10-20 . от цомицдлд . Лцалоги ндя картина цаблюдается н случае, если шдг сетки превьппдет 3 мм. Неэйфективность обработки при величине пагд сетки меньшей 2 мм или большей 3 мм обусловлена Отклоцецием значений объемной доли упрочняющего нолокца (ч) От оптимального уровня соответственно в меньшую или бсщьпую сторону.Необходимость ориентировать упрочценцье дорожки пол углом 40-50 относительно оси нагружения вызвана ре экой зависимостью конечных меха ни5 161 между продольной осью образца и упрочняющими дорожками одного из взаимно перпендикулярных направлений (любого) составил 41, 44, 46, 49, 50 Режим обработки Р = 1,1 кВт, диаметр луча с = 1 мм, скорость перемещения луча относительно образца Ч и5 мм/с. Поверхность листа покрыва - лась желтой гуашью. После нанесения одной дорожки давали выдержку для полного охлаждения листа в зоне обработки. Образцы испытывались на машине типа Р 5. Результаты испытаний сведены в таблице. Приводятся средние значения, полученные при испытаниях 4 образцов на режим. Использование способа лазерной обработки тонкостенных труб и листов иэ низкоуглеродистой стали обеспечи - вает следующие преимущества. В соответствии с результатами проведенных испытаний лазерная обработка листов по предложенному способу приводит к возрастанию на 38 предела текучести ( 62 ) на 237 временного сопротивления разрыву (5 ), т.е. к повышению прочностных свойств при одновременном снижении относительного удлинения (в) ца 142. Возрастание энергоемкости (работы разрушения) обработанной ста - ли, что установлено планиметрированцем кривых растяжения. Увеличение пл ощад ьдиагр,растяж. параметры излучения ориент. шагдорож с е тки,град, мм 510 29,2 46,0 27 Без обработки Р = 1,1 кйт; Й = 1 мм; 7 дед 5 мм/с1 2 23 579 24 571 24 574 26 526 26, 5 569 24 584 44 2,8 39,9 55,8 4 1 2,8 38,2 52,8 50 2,7 38,9 51,9 49 3, 0 36, 1 48, 7 46 2,0 3861 49,1 46 26 402 561 ц 3 4 5 61 М. Прирост Ц на 373; 3 на 227.ф" Прирост 5 О на 38 Е; 5 на 237. 1" Варианты обработки 3497 6 немодульной жесткости заготовки. Воэможцость применения предложенногоспособа лазерной обработки для упрочнеция крупногабаритных заготовок и 5и эд спи й сл ож но й ф ор мы, для кот ор ыхприменение термической обработки невозможно в связи с их размерами, либохимическим составом, либо короблением, а также, возможность выполнениясварочных операций при монтаже конструкции из заготовок, прошедшихпредварительную лазерную обработку. Формула изобретения Способ термической обработки иэделий, преимущественно тонкостенныхтруб и листов из цизкоуглеродистых 20 сталей, подвергаемых механическомунагружецию, включающий нагрев поверхности лучом лазера с созданиемзакаленных дорожек заданной формы ирасположенных под заданным углом к 25 оси цагружения, о т л и ч а ю щ и йс я тем,. что, с целью улучшения качества путем увеличения пределов текучести и временного сопротивленияразрыву материала изделия, закален ные дорожки создают с обеих сторонповерхности изделия в виде сетки сшагом 2,0-3,0 мм и распапагают подуглом 40-50 к оси нагружения изделия . Механические свойства от бей 3 ю Екгс/мм кгс/мм