Устройство для поверхностного лазерного упрочнения

(19) 111) А 1 1)5 С 21 0 1/09 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 99347,повыув елиовыулучГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕ П-НИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт физики АН ЛитССР(56) Патент Великобритании20кл . С 21 П 1/29, 1982.Григорьянц А.Г. и др. Методы пверхностной лазерной обработки, М1987, с, 98 - 103.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГОЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ(57) Изобретение относится к устройству для поверхностного лазерногоупрочнения. Цель изобретения -шение качества обработки путемчения глубины и микротвердости упрочненного слоя, уменьшение шероховатости ."а счет вибрации сопла, пшение срока службы устройства,2шение 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 цеформатор 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 средепроводить термохимические упрочнения.2 з.п.ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к термической обработке поверхности стальных изделий концентрированными источниками энергии, например лазерным5излучением, и может быть испс,"ьзова о при обработке деталей машин и инструмента, подвергаемых повышенномуизносу.Цель изобретения - улучшение каества обработки путем увеличенияглубины упрочненного слоя и его мик 1 отвердости, уменьшение шероховатости за счет вибраций сопла.На чертеже представлена общая 15схема устройства,Устройство содержит лазер (неоказан), объектив 1, в которомзакреплена фокусирующая линза 2.вопло 3 выполнено со штуцером 420для подачи газа. Пьезоэлектрическийпреобразователь 5 в виде шайбы однойповерхностью прикреплен к торцу объектива 1, другой - к соплу. На торцеаопла 3 закреплен износостойкий нако нечник 6 из твердого сплава, контактирующий с обрабатываемой. поверхностью 7. На сопле 3 у наконечника 6закреплена камера 8 для отсасываниявредного газа . Полость сопла 3 огра 30, Ничена пластиной 9 из КС 1,прозрачной для пучка 10 лазерного излучения еУстройство работает следующимобразом.Перед обработкой сопло 3 с нако 35нечником 6 подводят до соприкосновенИя с обрабатываемой поверхностью 7,Через штуцер 4 подают рабочий газ,,пучок 10 лазерного излучения фокуси 40руют линзой 2 в зону обработки, подают напряжение в пьезоэлектрическийпреобразователь (пьезокерамическуюпластину) 5 и обрабатываемую поверхность 7 линейно перемещают. Высоко 45частотные вибрации, созданные преобразователем 5, через наконечник 6дЕйствуют 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 10 мкм)между обрабатываемой поверхностью 7и наконечником 6. Выход рабочегогаза через такой зазор является минимальным, вследствие чего давление внутри сопла 3 возрастаетУвеличение давления при применении некоторых газов, например азота, способствует происхождению в зоне упрочнения термохимических процессов, апри применении инертных газов - защите обрабатываемой поверхности отокисления, вследствие чего повьппается чистота поверхности, Условия упрочнения улучшает камера 8, охватывающая зону обработки.Например, при обработке сталиСТ.З с исходной твердостью Н 1300 1 Шаи применением азота И под давлением10 - 20 атм и использовании СО ла 2зера мощностью Р = 1000 И (скоростьсканирования Ч = 0,5 м/мин) послеупрочнения твердость Н упрочнениядостигает 4000 МПа, глубина "0,3 - 0,45 мм, при рентгеноструктурном исследовании в упрочненной зонеобнаружены спектры азота, т.е. происходит азотирование.Соединение сопла с объективомчерез пьезоэлектрический преобразователь и крепление к торцу соплаизносостойкого наконечника позволяет выравнивать поверхность в зонеупрочнения независимо от направлениясканирования, создавать и менятьдавление рабочих газов в зоне обработки, в результате чего проводитьтермохимические и плазменные процессы, а также экономично использовать рабочий газ, например гелий,аргон, азот и др .Совокупность отличительных призна.ков позволяет достичь упрочненияглубины большей на 20 - 253, шероховатость поверхности улучшить на1 класс чистоты и повысить микротверчдость упрочненных .зон на 15-207. аО упри использовании устройства в термохимических процессах - многократно. Прикрепление к торцу сопла камеры охватывающей рабочую зону, даловозможность работать с вредным рабочим газом.Формула изобр ет енияУстройство для поверхностноголазерного упрочнения, содержащее лазер, объектив с фокусирующей линзой и сопло со штуцером подачи газа, отличающееся тем, что, с целью повьппения качества обработки путем увеличения. глубины упрочненноЗаказ 4098 Тираж 509 Подпис ноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 го слоя и его микротвердость и уменьщения шероховатости поверхности засчет вибрации сопла, сопло соединенос объективом через пьезоэлектрическийпреобразователь. 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы 7006бщения срока службы, сопло выполненос износостойким наконечником,3. Устройство по пп. 1 и 2, о т -.л и ч а ю ц е е с я тем, что, с яельнулучшения условий эксплуатации, оноснабжено камерой для отсасываниягаза, закрепленной на сопле у наконечника.