автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности лазерной закалки станочных направляющих качения сканирующим лучом

На правах рукописи

НОВИКОВ Виктор Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКИ СТАНОЧНЫХ НАПРАВЛЯЮЩИХ КАЧЕНИЯ СКАНИРУЮЩИМ ЛУЧОМ

Специальность 05.03.01 — процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1997

Работа выполнена в Ивановском государственном университете.

Научный руководитель —

член-корр. Академии ■ технологических наук РФ, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Латышев В. Н.

Официальные оппоненты:

действительный член Лазерной Академии РФ, доктор технических наук, профессор Сафонов А. Н.,

кандидат технических наук, доцент Блинов В. Б. Ведущая организация —

ОАО «Ивановский завод тяжелого станкостроения», г. Иваново.

Защита состоится « . . . » • 1997^года

в // . часов на заседании диссертационого совета К 063.84.04 в Ивановском государственном университете. Адрес: 153025, г. Иваново, ул. Ермака, 39, учебный корпус № 3, ауд. 459.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИвГУ.

Автореферат разослан « » 1997 года

Ученый секретарь -

диссертационного совета НАУМОВ Л. Г.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Применение различных методов поверхностного упрочнения для повышения износостойкости и прочности станочных направляющих и других деталей станков является прогрессивным направлением развития станкостроения.

К новым высокоэффективным методам поверхностного упрочнения относится лазерная поверхностная термообработка (ЛПТО). Метод обладает существенными преимуществами по сравнению с традиционными методами термического и химико-термического упрочнения, а именно, высокой степенью упрочнения поверхности и малой степенью деформации деталей при обработке. В тоже время метод имеет ряд недостатков, которые сдерживают его применение, в частности, для обработки станочных направляющих. К ним относятся невысокая глубина и сильная неравномерность упрочнения, вероятность локального оплавления поверхности.

Повысить качественные показатели ЛПТО позволяет применение сканирующих систем, которые обеспечивают многократный пробег лазерного луча поперек упрочняемой дорожки, чем достигается большая равномерность теплового воздействия луча, большая ширина и глубина упрочнения. При условии достижения требуемого качества обработанной поверхности сканирующая ЛПТО могла бы явиться идеальным методом упрочнения катальных ходов станочных направляющих качения. Недостаточное количество экспериментальных и теоретических исследований по данному вопросу обусловливает актуальность представляемой работы.

[[ель работы: выявить основные закономерности процесса сканирующей ЛПТО, объяснить их с позиций теплофизики процесса, оценить возможность применения метода для обработки станочных направляющих качения, оптимизировать технологические режимы обработки.

Объектом исследования является процесс сканирующей ЛПТО станочных направляющих качения.

Методы исследования. Теоретическую основу исследования составили методы математико-статистического анализа эксперимента, численное решение дифференциальных уравнений. Экспериментальная часть включала лазерную обработку, металлографические исследования формы и строения упрочненных зон, измерение механических свойств поверхности: микротвердости, износостойкости и контактной прочности.

Научная новизна работы:

1. Предложена классификация типов упрочненного слоя при сканирующей ЛОТО по равномерности глубины закалки и дан количественный критерий

. степени равномерности.

2. Получено аналитическое описание усредненного теплового воздействия сканирующего по гармоническому закону лазерного луча. С учетом этого разработана трехмерная тепловая модель процесса. Модель качественно объясняет основные закономерности сканирующей ЛПТО и позволяет количественно рассчитать глубину упрочненного слоя.

3. Сформулирована совокупность критериев и предложена обобщенная целевая функция оптимизации процесса сканирующей ЛПТО станочных направляющих качения.

Практическая ценность работы:

1. Определена степень влияния глубины упрочнения при сканирующей ЛПТО на нагрузочную способность слоя в станочных направляющих качения;

2. Разработано программное обеспечение к ПЭВМ, позволяющее рассчитывать температурный режим закалки, параметры упрочненного слоя, технологические режимы обработки по заданной стратегии оптимизации;

3. Рассчитаны номограммы для назначения оптимальных режимов сканирующей ЛПТО станочных направляющих качения.

Реатзация результатов работы. Рекомендации по расчету нагрузочной способности упрочненного слоя и номограммы для назначения оптимальных режимов сканирующей ЛПТО переданы на станкостроительное объединение ОАО "Ивановский завод тяжелого станкостроения".

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на: Российской научно-технической конференции "Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении", Рыбинск, 1994 г.; Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии", Москва, 1995 г.; 1Х-й Российской научно-технической конференции "Теплофизика технологических процессов", Рыбинск, 1996 г.; Международной научно-технической конференции "'VIII Бенардосовские чтения", Иваново, 1997 г.

Публикации. Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в одной статье, четырех тезисах докладов.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав и списка литературы, содержит страниц печатного текста, таблиц,

Ж _рисунков, .литературных источников.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, обозначена цель исследования, определены методическая и теоретическая основа работы, изложена научная новизна и практическая ценность.

В первом главе содержится аналитический обзор научной литературы, касающейся вопросов поверхностного упрочнения направляющих, в частности, методом лазерной обработки.

Применение различных методов поверхностного упрочнения для повышения износостойкости и прочности станочных направляющих и других деталей станков является прогрессивным направлением развития станкостроения. Опыт показывает, что направляющие в основном подвержены износу из-за сильного абразивного воздействия отходов обработки: металлической стружки, окалины, абразива. Поэтому для увеличения их долговечности требуется применение материалов высокой твердости.

Как показал анализ литературы, лазерное упрочнение повышает износостойкость поверхности железоуглеродистых сплавов при абразивном изнашивании более чем в 2 раза, при скольжении без смазки — в 3 ... 5 раз, при скольжении со смазкой — в 1.5 ... 3 раза по сравнению с традиционными методами (ТВЧ, объемная закалка). Основной причиной такого улучшения свойств является особая метастабильная структура упрочненного слоя, формирующаяся при сверхбыстром нагреве и охлаждении поверхности под движущимся лазерным лучом и имеющая благоприятное сочетание вязкой (остаточный аустенит) и упрочняющей (мелкодисперсные карбиды) фаз (А.Н. Сафонов, В.Н. Дубняков). Гибкое варьирование режимов лазерной обработки позволяет целенаправленно формировать требуемую структуру. К недостаткам ЛПТО относятся: невысокая глубина и сильная неравномерность упрочнения, вероятность локальных оплавлений поверхности. В некоторых случаях неравномерность упрочнения можно успешно использовать для повышения общей износостойкости узла трения (В.М. Андрияхии, Ю.Н. Дроздов), однако при упрочнении станочных направляющих неравномерность упрочнения скорее является отрицательным фактором (В.И. Самсонов). Повысить качественные показатели ЛПТО позволяет применение сканирующих систем (рис. 1). Большой вклад в исследование процесса сканирующей ЛПТО внесли работы А.Н. Сафонова, D.M. Андрияхина, В.П. Бирюкова, Т.К. Антоновой, B.C. Майорова, Выявлены некоторые специфические особенности метода: наличие критической частоты сканирования, ниже которой процесс обработки будет неэффективен (В.М. Андрияхин, B.C. Майоров,); неравномерность теплового воздействия для сканаторов с колеблющимися зеркалами (A.A. Ведснов, С. Вбльмер).

р

Рис. 1. Схема сканирующей ЛПТО: 1 — лазерный пучок; 2 — фокусирующая система; 3. —сканатор; 4. — обрабатываемый материал; 5 — сечение упрочненного слоя;

Р — мощность излучения; d — диаметр луча;

В — амплитуда сканирования; С = ВЦ — безразмерная амплитуда сканирования;

v — скорость обработки; /— частота сканирования;

с--Ь---у

Н, h — глубина закалки на различных участках;

b — ширина слоя

Прикладные исследования показали высокую эффективность сканирующей ЛТПО для упрочнения стальных направляющих качения (Ю.А. Иванов, А.Н. Сафонов). Специальными мерами можно добиться, чтобы упрочнение происходило практически без деформаций. Применение метода в станкостроении сдерживается пока небольшой глубиной упрочнения и, как следствие, невысокой прочностью слоя при случайных перегрузках (появление ямок пластической деформации на дорожках качения). Однако при условии достижения требуемой глубины и качества обработанной поверхности сканирующая ЛПТО могла бы явиться идеальным методом упрочнения катальных ходов станочных направляющих качения.

Вторая глава посвящена экспериментальному изучению особенностей процесса сканирующей ЛПТО. Исследование влияния режимов лазерной обработки на размеры упрочненного слоя проводилось с использованием методов факторного планирования по экспериментальному плану Бокса-Бенкена. Лазерную обработку образцов из стали 45 размером 300 х 20'х 10 мм осуществляли на непрерывном С02-лазере SP-973 при мощности лазерного излучения 1.5 кВт и диаметре пятна на поверхности детали 3 мм со сканированием луча с частотой 70 ... 180 Гц и амплитудой колебаний 7 ... 15 мм путем нанесения единичной закалочной полосы на стороне 300 х20мм на скоростях обработки 0.1 ... 2.0м/мин при использовании поглощающего покрытия МСЦ510. Геометрические размеры и микротвердость упрочненных дорожек исследовали на поперечных металлографических шлифах.

б

Было установлено, что глубина упрочнения в поперечном сечении закалочной дорожки на большинстве исследуемых режимов существенно неравномерна. Поэтому при описании слоя его глубину целесообразно измерять как минимум на двух участках (рис 1): в центре слоя Л и на периферии слоя Н. Наблюдали четыре типа закалочного профиля: А) выпуклый слой (Л > //); Б) равномерный слой (Л = Я); В) вогнутый слой (Л < Я); Г) и распавшийся слой (Л а 0). Первый тип профиля характерен для режимов с малыми скоростями обработки (V = 0.1 м/мин) и малыми амплитудами сканирования (О = 2). Третий и четвертый тип слоя, напротив, связаны с высокими скоростями обработки (у> > 0.5 м/мин) и широкими амплитудами сканирования (б = 5). Равномерно упрочненный слой (I) = 0.8 мм) был получен в узком диапазоне исследуемой области режимов обработки (у = 0.1 м/мин, С и 3). Для того, чтобы количественно определять степень равномерности слоя, мы ввели безразмерный параметр геометрии профиля или критерий равномерности слоя:

Х = ЫН . (1)

Области значений этого критерия условно можно разбить на четыре части н связать их с типами закалочного профиля приняв, что для выпуклого слоя — X > 1.1 , для равномерного слоя — 1.1 > х > 09, для вогнутого слоя — 0.9 > % > 01 и для распавшегося — 0.1 > %.

Во всех случаях максимумы поверхностной микротвердости слоя локализованы на периферийных участках упрочненной дорожки, что свидетельствует о более полной завершенности закалочных процессов в этих зонах, по сравнению с центральной областью. Режимы типа А характеризуются заметным оплавлением поверхности на краях дорожки, и повышенным значением микротвердости в этих зонах (Нюо = 7000 ... 8000 МПа) по сравнению с центральной областью {Нмо = 6200 ... 7200 МПа). На режимах типа В оплавление не наблюдалось, а значения микротвердости в центральной области снижались до величины Н100 = = 5000 ... 5400 МПа.

Математико-статистический анализ эксперимента (табл. 1) показал, что наиболее значимое нелинейное влияние на глубину и равномерность слоя оказывает фактор скорости обработки Л). Частота сканирования хг практически не влияет на результат обработки.

Дополнительными экспериментами на режиме О « 3 было установлено, что уменьшение глубины слоя как по краю, так и по центру закалочной дорожки с увеличением скорости обработки носит экспоненциальный характер (см. рис. 2а). В интервале скоростей 0.1 ... 0.5 м/мин слой еще сохраняет высокую степень равномерности, затем в интервале скоростей 0.5 ... 1.0 м/мин происходит резкое увеличение степени неравномерности, завершающееся полным отсутствием закалочных структур по центру дорожки (рис. 26). Микротвердость поверхности с повышением скорости обработки также снижается, причем сни-

Таблица 1. Результаты дисперсионного анализа эксперимента по исследованию влияния технологических факторов на размеры и равномерность упрочненного слоя

Фактор ы Расчетные значения ^-критерия

Глубина слоя Ширина слоя Равномерность

на периферии в центре

XI Х2 Хз XIX2 ад X 2X3 V 2 XI г 2 х1 V 2 Хз 42.09* 5.23 17.37" 15.4" 3.05 3.22 5.34"' 22.22" 1.1 802.9* 7.5*" 4.3 38.49* 14.33" 1.9 1.17

* Влияние фактора значимо с доверительной вероятностью 99% ; То же, с вероятностью 95%; То же, с вероятностью 90%

V, Ы/МИИ У, М1ШШ

Рис. 2. Зависимость параметров упрочненного слоя от скорости обработки: а — изменение параметров глубины (Д И) и ширины ф) слоя; Ъ — изменение критерия неравномерности у

жение идет более интенсивно именно в центральной области упрочненной дорожки.

Третья глава посвящена моделированию тепловых процессов при сканирующей ЛТПО, анализ которых позволил бы объяснить имеющиеся экспериментальные закономерности и рассчитывать параметры упрочненного слоя по известному режиму обработки.

Распространение теплоты в материале описывается уравнением теплопроводности:

ат д1

- а ДГ,

(2)

где Т(х, у, I) — температурное поле внутри материала; а — коэффициент температуропроводности материала. Воздействие на поверхность лазерного излучения учитывается при постановке граничных условий в виде теплового потока через поверхность в месте лазерного воздействия:

<? п

(3)

где д (х, у, 2,1) — движущийся поверхностный тепловой источник, порожденный лазерным лучом и имеющий гауссово распределение интенсивности:

гг

(4)

где Хо, у о - координаты центра луча; </0 источника; г - <12 — радиус луча; А^ф

■■¿эфР'хг1

интенсивность в центре

эффективный коэффициент поглощения покрытия, Я — коэффициент теплопроводности. В случае сканирования по синусоидальному закону, уравнения движения источника имеют вид:

*(, = »". У„=Ог 8Ш(2ЛГ/Г). (5)

Поскольку скорости движения луча в плоскости сканирования несоизмеримо выше скоростей поступательного перемещения луча, и как показали оценки, нагретая поверхность не успевает существенно охладиться за время одного колебания луча (на частотах свыше 100 Гц), то очевидно, что сканирующий луч проще описать полосовым непрерывным тепловым источником шириной с/ и длиной В. Вид распределения интенсивности этого модельного источника вдоль направления сканирования определялся путем усреднения теплоты, полученной участком поверхности за период колебаний, ко времени этих колебаний:

<ЛР( *>•>')

V

-ехр

|ехр -1

0{

(6)

Из анализа выражения (6) были установлены основные особенности теплового воздействия сканирующего луча на поверхность (рис. 3), а именно, что минимум теплового воздействия ()о находится в центре упрочняемой дорожки, максимум (Умах интенсивности тепловыделения локализован по краям дорожки У/лос> распределение симметрично относительно центра сканирования и не зависит от частоты сканирования. Степень неравномерности теплового воздействия растет с увеличением параметра <5 (рис. 4).

Рис. 3. Распределения интенсивности поверхностного теплового источника, порожденного не-сканирующим (а) и сканирующим по гармоническому закону (Ь) лазерным лучом

Рис. 4. Зависимость безразмерных параметров распределения Qep от G:

1 -QoQmax',

2 - Ymax'Gr,

3 — Qiy'qo, 4— &/{?„,

(по A.A. Веденову)

Трехмерная тепловая модель численно решалась методом конечных разностей в системе координат движущегося с постоянной скоростью теплового источника, определяемого выражением (6). На рис. 5 представлено рассчитанное температурное поле предельного состояния теплонасыщения в материале в плоскости уОг (плоскости сканирования). Очевидно, что характер изотерм температурного поля совпадает с хараетером подученных типов закалочного слоя, описанных в главе 2.

У, ям

Рис. 5. Изотермы температурного поля предельного состояния при движении сканирующего источника в поперечной плоскости у О г. />-1.5 кВт, Аэф= 0.65, (¡=3 мм, 5= 10 мм, V = 0.1 м/мин, а = 0.1 см2/с, X = 0.4 Дж/см с град.

2, л м/

Щ, мм

/

1.0 - "Я • А ' / /

0.8 - / о/

0.6 - 'у/С*'

0.4 -

0.2 ш • / ¿¿К V -1-.-1_1_1__1— 1._.4. ..

Рис. 6. Сравнение экспериментальных (Не) и рассчитанных (//,) значений глубины упрочнения для лазерной закалки:

1 — идеальное совпадение;

2 — сталь 45, Р=1.5 кВт,

В = 10 мм, а= 3 мм, МСЦ-510

3 — высокопрочный чугун Р=1.2 кВт, квадратный луч 4x8 мм, фосфат марганца (П.А. Молиан)

О

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Я,. \гм

Глубина упрочнения Н, рассчитывалась по изотерме аустенигных превращений в углеродистых сталях (Гм,= 750 °С ). Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными Не (рис.6, кривая 2) показывает расхождение экспериментальных и теоретических значений. Расхождение связано с тем, что трехмерная линейная тепловая модель не достаточно полно описывает совокупность физических процессов, происходящих при ЛТПО и ее нельзя непосредственно использовать для расчета параметров упрочненного слоя. Возможной причиной отличия экспериментальных данных и результатов расчета может быть зависимость коэффициента поглощения применяемого покрытия А^ф от интенсивности лазерного воздействия, времени воздействия, достигаемых на поверхности температур (П. Молиан, В.М. Андрияхин, В.А. Соловьев).

п

Проведение экспериментов позволяет скорректировать расчет, формально дополнить тепловую модель. В нашем случае при расчетах лазерной обработки стали 45 с использованием поглощающего покрытия МСЦ-510 тепловую модель следует дополнить полуэмпирическим выражением:

Я«. = 0,12+ 0,68 Я,. (7)

Проверка адекватности такой модели на независимых режимах обработки показала, что расхождение экспериментальных и расчетных значений параметров упрочненного слоя составило не более 5% .

В четвертой главе исследуется влияние сканирующей ЛГ1ТО на эксплуатационные характеристики упрочненного слоя с целью определения перспективности применения данного вида термической обработки для упрочнения дорожек качения станочных направляющих и указать пути повышения ее эффективности.

Основными показателями эксплуатационных свойств изделия являются его прочность и долговечность. Поэтому были проведены испытания на статическую прочность и износостойкость упрочненной поверхности. В качестве испытываемого материала была выбрана сталь 45 после различных видов термообработки, применяемых для упрочнения направляющих качения, а именно, объемной закалки, закалки ТВЧ нагревом, сканирующей ЛПТО.

Испытания на износостойкость при скольжении проводились на машине трения СМЦ-2 по схеме с концентрированным линейным контактом «плоскость» (испытуемый образец) — «диск» ( 040x1 мм ) в условиях обильной смазки при скорости скольжения vc =0.6 м/с. Величина относительного износа определялась по глубине вытертой лунки, отнесенной к пути трения. Испытания проводились в условиях «мягкого» (нагрузка F= 25 Н, путь трения 1.тр =18 км, контртело СЧ18 (НВ 180), моторное масло М8В2 ) и «жесткого» (F = 100 Н, Lmp =1 км, Х6ВФ (HRC 62), И40А) изнашивания. Как показали результаты, износостойкость поверхности после сканирующей ЛПТО в обоих случаях примерно в 1.5 раза выше, чем после объемной закалки и в 1.3 раза выше, чем после закалки ТВЧ.

Статическая прочность упрочненного слоя определялась на твердомере Брнннеля по глубине лунки пластической деформации, образующейся при вдавливании шарика диаметром 10 мм в диапазоне нагрузок 25 ... 30 кН. Как показали результаты испытаний глубина образующейся лунки пластической деформации линейно зависит от величины приложенной нагрузки. Установлено, что максимальной прочностью обладают образцы после объемной зак<хчки. Прочность образцов после поверхностных упрочнений определяется глубиной упрочненного слоя (рис. 7). Прочность поверхности после сканирующей ЛПТО

на глубину 1.2 мм приблизительно такая же как и после закалки ТВЧ на глубину 3.5 мм и резко падает с понижением глубины упрочнения.

Проведенные эксперименты позволяют учесть вид термообработки направляющих при расчетах максимально допустимой нагрузку на одно тело качения в виде поправочного коэффициента т] (рис. 7) в известных формулах для роликовых направляющих:

Р = КЬ(! п 4 (8)

и для шариковых направляющих:

Я = (9)

где и— диаметр ролика или шарика; Ь — длина ролика, К — условные напряжения (для шарика: АГ« 0.6 МПа, для роликов К я 15-20 МПа; £—поправочный коэффициент, учитывающий твердость (£«1.0 (ИКС 60); 0.8 (ИКС 57)).

Как показали результаты испытаний, повышение эффективности сканирующей ЛПТО при упрочнении направляющих качения непосредственно связаны с увеличением глубины упрочнения и твердости упрочненного слоя. Поэтому оптимизация процесса требует определения режимов обработки, которые бы обеспечивали, как минимум, требуемые значения глубины, ширины и степени упрочнения. Кроме того, использование сканирующей ЛПТО в качестве финишной операции требует, чтобы обработка производилась без оплавления поверхности.

Расчет искомых режимов производился с помощью разработанной в третьей главе тепловой модели процесса методом пошагового приближения, путем варьирования мощности излучения, диаметра луча на поверхности и скорости обработки, к режиму, который удовлетворял бы выполнению целевой функции

Р.

(10)

где а, — рассчитанные значения /-го параметра оптимизации, аор, — оптимальные значения згого параметра, к. — весовой член параметра в целевой функции. За параметры оптимизации принималась глубина упрочнения (Нор, = НГ1.Ч), равномерность упрочнения (/ор, = 1) и температура поверхности (Тор, = 0,9 Тте„).

Результат расчета оптимальных режимов сканирующей ЛПТО стали 45 с покрытием МСЦ-510 представлен на рис. 8 в виде технологических номограмм для мощности и диаметра луча, на которых по горизонтальной оси отложена требуемая глубина обработки, по вертикальной — ширина сканирования. Значение скорости обработки для всех режимов составило около 0.2г0.3 м/мин. Как следует из полученных номограмм основным путем повышения глубины •

ч 1.0

0.8

0.6

0.4

02

Рис. 7. Влияние вида термообработки на относительную статическую прочность поверхности.

1 — объемная закалка;

2 — сканирующая лазерная термообработка:

а — Я = 0,5 мм; Ь — Н = 0,8 мм; с — Н= 1,2 мм;

3 — ТВЧ закалка: 11—//=2,5 мм;

е — Н = 3,5 мм; /—Я = 5,0 мм.

\ \ \\\\\ Р.-1 кВт\

/

0.5 1.0 1.5 2.0

Н, Д/М

0.5 1.0 1.5 2.0 Д мм

Рис. 8. Примеры номограмм для назначения оптимального режима сканирующей ЛТПО (сталь 45 — МСЦ-510) при заданных Я и В ; а — определение мощности излучения, Р, кВт ; Ь — определение диаметра луча ми

упрочнения без оплавления поверхности является повышение мощности лазерной установки.

Выводы

1. Сканирующая ЛПТО может являться эффективным методом упрочнения станочных направляющих качения, который позволяет увеличить твердость и износостойкость поверхности и существенно уменьшить деформации изделия по сравнению с традиционными методами термической обработки.

2. Эффективность сканирующей ЛТПО станочных направляющих главным образом определяется статической прочностью закалочного слоя. Она меньше, чем прочность после объемной закалки, но существенно возрастает с увеличением глубины и степени упрочнения. Предложена методика расчета максимально допустимой нагрузки на одно тело качения в станочных направляющих после их лазерной закалки.

3. Глубина и степень упрочнения закалочной дорожки при сканирующей ЛПТО увеличиваются с ростом мощности лазерного излучения и уменьшением скорости обработки, практически не зависят от частоты сканирования и могут быть существенно неравномерны. Предложена качественная классификация типов закалочного слоя по равномерности глубины упрочнения и дан ее количественный критерий.

4. Неравномерность упрочнения связана с неравномерностью теплового воздействия лазерного луча в плоскости сканирования. Получено аналитическое описание этого воздействия. Подтверждены выводы A.A. Веденова, что эта неравномерность определяется только безразмерной амплитудой сканирования .

5. Основные закономерности сканирующей ЛПТО объясняются с помощью полученной трехмерной тепловой модели процесса, на основе которой было разработано программное обеспечение для ПЭВМ, позволяющее рассчитывать температурный режим закалки, параметры упрочненного слоя, технологические режимы обработки по заданной стратегии оптимизации.

6. Расчет оптимальных режимов сканирующей ЛПТО станочных направляющих качения должен строится на условии достижения требуемой глубины и равномерности упрочнения, отсутствия оплавления поверхности. Сформулирована совокупность критериев и предложена единая целевая функция оптимизации процесса. Рассчитаны технологические номограммы для назначения режимов сканирующей ЛПТО.

Список публикаций

1. Латышев В.Н., Новиков В.В. Оптимизация процесса лазерного упрочнения поверхности сканирующим лучом // Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении. Тез. докл. Росс, науч.-техн. конф. Рыбинск, 1994. С. 188-189.

2. Латышев В.Н., Новиков В.В., Соколов A.M., Митькин Ю.А. Лазерная наплавка износостойкого покрытия на поверхность стали ЗОХГСНА // Новые материалы и технологии. Тез. докл. Росс, науч.-техн. конф. Направление: "Композиционные, керамические, порошковые материалы и покрытия". М.: МГАТУ. 1996. С. 76.

3. Новиков В.В., Годлевский В.А., Латышев В.Н. Расчет режимов лазерной сканирующей термообработки металлов // Теплофизика технологических процессов. Тез. докл. Росс, науч.-техн. конф. Рыбинск, 1996. Ч. 2. С. 45-46.

4. Латышев В.Н., Новиков В.В., Соколов A.M. Повышение равномерности свойств поверхности при лазерном сканирующем' термоупрочнении // Тез. докл. Междуиар. науч.-техн. конф. "VIII Бенардосовские чтения". Иваново, 1997. С. 305.

5. Новиков В.В. Исследование процесса лазерной закалки с однокоординатным сканированием луча // Высоковольтные техника и электротехнология: Меж-вуз. сб. науч. тр. Иванов, гос. Энергетич. ун-т. Иваново, 1997. С. 35-38.