автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение стойкости рабочих кромок чугунных стеклоформ на основе лазерного непрерывного упрочнения

На правах рукописи

ШЛЕГЕЛЬ Александр Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РАБОЧИХ КРОМОК ЧУГУННЫХ СТЕКЛОФОРМ НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРНОГО НЕПРЕРЫВНОГО УПРОЧНЕНИЯ

Специальность 05.02.07 — Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

V

о

9 ИЮН 2011

Москва 2011

4849500

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых».

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Морозов Валентин Васильевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Верещака Анатолий Степанович

Ведущая организация

кандидат технических наук, доцент Митрофанов Андрей Анатольевич

ФГУП «Государственный научно-исследовательский испытательный лазерный центр (полигон) Российской Федерации (ФГУП ГосНИИЛЦ РФ «Радуга»)

Защита состоится « 29 » июня 2011 г. в ^^часов на заседании диссертационного совета Д.212.142.131 в ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. За.

С'-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения (организации), просим высылать по указанному адресу в диссертационный совет Д.212.142.01.

Автореферат разослан « ^ » Мй Я 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

.А. Волосова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При производстве изделий из пластмассы и стекла, используются литьевые пресс-формы.

В наиболее тяжелых условиях работы находятся формы для литья стек-лоизделий. Стеклоформы изготавливают из специального серого чугуна как наиболее оптимального материала по его теплофизическим характеристикам и взаимодействию с расплавленной стекломассой.

Стеклоформы являются основными деталями, характеризующими формовой комплект для литья стеклоизделий. Процесс формования стекпоизде-лий выполняется в два этапа. Капля расплавленного стекла попадает вначале в черновую форму, а затем в чистовую, где происходит окончательное формование стеклоизделия.

В процессе формования изделия стеклоформы соприкасаются со стекломассой, температура которой 970-1200 °С, работают круглосуточно в цикличном режиме открытия-закрытия, соударяясь с периодичностью 0,3-2 с, в зависимости от типа стеклоформующей машинолинии. С одного формовочного комплекта выпускается 250-300 тыс. стеклоизделий. В условиях массового производства стеклоизделий в непрерывном режиме требуется достаточно большое количество трудоёмких и дорогостоящих формовых комплектов для поддержания бесперебойной работы автоматических линий. Причинами снижения ресурса стсклоформ является выгорание углерода в чу1уне и его выкрашивание под воздействием высоких температур, а также абразивный, адгезионный, высокотемпературный окислительный, усталостный износ рабочих поверхностей.

Наибольшему износу подвержены рабочие кромки формующей полости стеклоформ, испытывающие все представленные выше виды износа. Тепловой износ (размягчение материала) кромок обусловлен цикличным нагревом от жидкого стекла. Абразивный износ вызван попаданием частиц материала стеклоизделий между соприкасающимися поверхностями рабочих кромок, нагаром и продуктами износа стеклоформ, адгезионный - налипанием стекла, усталостный - циклическим действием напряжений в приконтактном слое металла кромок.

Существуют следующие способы упрочнения стеклоформ: нанесение наплавочных материалов; диффузионное, электролитическое хромирование; химическое никелирование и др.

К высокоэффективным технологиям, в первую очередь, относятся физико-химические методы модификации структуры материала, включая процесс упрочняющей лазерной обработки.

Особенности применяемого материала и многообразие рабочих кромок стеклоформ обуславливают необходимость разработки комплексного подхода по увеличению их стойкости путем лазерного термического упрочнения непрерывным излучением. Он основан на всестороннем анализе факторов, ока-

зывающих влияние на стойкость рабочих кромок стеклоформ, выбора рациональных режимов упрочнения с учетом выполнения математического моделирования, экспериментальных исследований и промышленных испытаний.

Целью работы является повышение стойкости рабочих кромок чугунных стеклоформ формированием требуемых свойств поверхностного слоя на основе выбора рациональных режимов лазерного непрерывного упрочнения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать модель расчета температурного поля рабочих кромок чугунных стеклоформ с учетом плотности мощности и продолжительности воздействия лазерного излучения и геометрии кромки.

2. Выполнить экспериментальные исследования режимов лазерного непрерывного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ, обеспечивающих повышение их стойкости.

3. Разработать и апробировать в производственных условиях научно-обоснованные рекомендации по технологии лазерного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ.

Методы исследований. При выполнении работы использовались методы математического моделирования, базирующиеся на основах физики процесса взаимодействия лазерного излучения с металлами, проведения экспериментальных исследований, теориии планирования эксперимента и статистической обработки данных с применением программных комплексов SolidWorks, Cosmos, Mathcad, Lab VIEW.

Научная новизна работы заключается в:

• математической модели расчета температурного поля рабочих кромок чугунных стеклоформ при лазерном упрочнении, учитывающей неравномерность распределения плотности мощности в лазерном луче, смещение луча относительно кромки и геометрию кромки;

• эмпирических зависимостях глубины упрочнения h, твердости у поверхности кромки зоны упрочнения HV, мощности лазерного излучения Р от скорости V, позволивших определить рациональные параметры лазерного упрочнения рабочих кромок стеклоформ из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов.

Достоверность результатов работы подтверждается:

• корректным использованием научных положений лазерного термоупрочнения, теории износа, теплопроводности, а также проведением экспериментов в лабораторных условиях и производственными испытаниями;

• использованием сертифицированных средств измерений, поверенного оборудования и лицензионных компьютерных программ;

• согласованием результатов математического моделирования с экспериментальными данными.

Практическая ценность работы заключается в:

• разработанной технологии лазерного упрочнения кромок разъема стек-лоформ из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов с использованием непрерывного излучения многоканального газового С02-лазера MTJI-2M;

• разработанном способе и устройстве упрочнения поверхности детали (патент №2305136 С1 RU).

Реализация результатов. Результаты исследований, представленные в работе, были апробированы и внедрены на стекольных предприятиях, в частности на ЗАО «Борисовское стекло», ЗАО «Балахнинское стекло» и ООО «Факел».

Работа проводилась при поддержке гранта «Ползуновские гранты» выделенного на исследования по теме «Усовершенствование технологии лазерного упрочнения острых кромок и последующая разработка технологии лазерного упрочнения формующих поверхностей чугунных деталей формовых комплектов, для стеклоформующих машин».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «Теплофизика технологических процессов» (Рыбинск, 2005); 11-ом Всероссийском слете студентов, аспирантов и молодых ученых - лауреатов конкурса «Ползуновские гранты» (Владимир, 2006); Международном научно-практическом семинаре «Современные технологии изготовления и ремонта формокомплектов» (Гусь-Хрустальный, 2007); V Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2009); Всероссийской молодежной интернет-конференции (Владимир, 2010); П1 научно-образовательной международной конференции «Машиностроение - Традиции и Инновации» (Москва, 2010).

Публикации. По результатам работы опубликовано 12 научных трудов, в т.ч. патент РФ на изобретение и три статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации трудов соискателей ученых степеней.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и восьми приложений. Общий объем - 185 страниц машинописного текста, включая 70 рисунков и графиков, 15 таблиц. Список литературы содержит 99 наименований. Приложения состоят из 17 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность и необходимость решения проблемы увеличения стойкости рабочих кромок чугунных стеклоформ на основе совершенствования технологии лазерного упрочнения непрерывным излучением, сформулирована научная новизна работы и практическая значимость.

В первой главе проведен анализ стойкости и характера износа чуянных стеклоформ (рис. 1). Было выявлено, что наиболее подвержены износу формующие полости (1), продольные и торцевые острые рабочие кромки форму-

ющих полостей (2) и соприкасающиеся поверхности замка сцепления (3) стеклоформ и других деталей формокомплёка. Наибольшему износу из представленных выше поверхностей подвержены рабочие кромки.

Согласно ГОСТ 10117.1-2001 (Бутылки стеклянные для пищевых жидкостей) и ОСТ 21-75-88 (Формовые комплекты для стеклоформующих машин) были выбраны критерии предельного состояния стеклоформ формового комплекта:

13 2 1223 132

Рис. 1. Детали формового комплекта: чистовая стеклофор-ма (а), подднон (б), горловое кольцо (в), плунжер (г), донный затвор (д), черновая стеклоформа (е)

1. Износ, повреждение рабочих кромок не должны превышать 0,2 мм по поверхности соударения форм для донной и горловой кромки, 0,3 мм для боковой кромки и 0,5 мм по формующей поверхности, т. е. фаску размером 0,2-0,3x0,5 мм.

2. Зазор в разъеме стеклоформы должен быть не более 0,05 мм. Зазор в замке сцепления - не более 0,07 мм. Смещение плоскостей разъема сопрягаемых стеклоформ и горловых колец в поперечном сечении - не более 0,1 мм при наибольшем размере сечения формующей полости до 135 мм.

3. Несоответствие позиционного допуска оси формующей полости установленному в конструкторской документации - 0,3 мм.

4. Несоответствие размеров формующей полости (в результате чистки и ремонта) нормам, установленным в конструкторской документации. Размеры формующей полости должны выполняться по соответствующим размерам изделия из стекла с учетом припуска на усадку, износ и допусков на изготовление. Например, допуск на диаметр формующей полости обычно не превышает ±0,2 мм. Числовое значение параметра шероховатости И а обычно составляет 0,4 мкм.

За счет повышения износостойкости рабочих кромок может быть достигнуто увеличение стойкости стеклоформ и формокомплекта. Для этого могут быть использованы различные методы упрочнения изделий.

Проведен анализ традиционных (диффузионное хромирование, нанесение наплавочных материалов, электролитическое хромирование, химическое никелирование, азотирование в плазме тлеющего разряда) и наукоемких, высокопроизводительных методов (газотермическое нанесение покрытий, плазменное нанесение покрытий, обработка пучком заряженных частиц, лазерная

обработка) повышения стойкости деталей формокомплекта. Он показал, что лазерное упрочнение является наиболее приемлемым методом увеличения износостойкости кромок чугунных деталей благодаря высокой степени и простоте автоматизации, гибкости, возможности быть финишной операцией без использования наплавочных материалов, оплавления поверхности и недопущения охрупчивания.

Рассмотрены особенности процесса лазерного термоупрочнения и рас-счета тепловых полей кромок деталей машин и режущего инструмента, штампов изготовленных из металлов и сплавов, изложенных в работах А.Г. Григорьянца, И.Н. Шиганова, Г.А. Абильсиитова, В.А. Лопоты, Г.Г. Гладуша,

A.A. Веденова, H.H. Рыкалина, A.A. Углова, В. Брюннера, А.Н. Сафонова, Дж.М. Поута, А.Н. Кокоры, С.И. Яресько и др. Из них выявлено, что более равномерная зона лазерного упрочнения серых чугунов получается в результате использования непрерывного лазерного излучения при скорости обработки от 8 до 17 мм/с, а температура закалки серых чугунов составляет 1000 — 1150 °С. В задачах определения поля температур методом конечных элементов не рассматривалась взаимосвязь теплового источника с неравномерным распределением плотности мощности по сечению пучка с чугунной кромкой.

На основе анализа лазерного упрочнения чугунных стеклоформ непрерывными многоканальными С02-лазерами, изложенных в работах Ю.Г. Субботина, В.М. Журавеля, В.В. Дивинского, И.Ф. Бухановой, В.В. Васильцова,

B.И. Югова и др., сделаны следующие выводы: при выборе режимов обработки рабочих кромок не рассмотрена взаимосвязь энергетических, геометрических и динамических параметров лазера, системы транспортировки и фокусировки излучения и манипуляционной системы; не рассмотрены компоновочные решения излучателей лазеров; рекомендуемый диапазон скоростей обработки 5-17 мм/с является достаточно широким и определен преимущественно для серых чугунов (СЧ20-СЧ30) и не определен для феррит-ных, низколегированных, пластинчато-вермикулярных; не рассмотрено влияние жизненного цикла стеклоформы на стойкость кромки с лазерным упрочнением.

На основе анализа работ по лазерному упрочнению и из условий обеспечения высоких триботехнических свойств уточнены основные показатели качества рабочих кромок стеклоформ: твердость 56 - 62 HRC или 634 — 894 HV, которая соответствует мартенситу; толщине (глубине) мартенсит-ной зоны более 0,25 мм, общей толщине зоны упрочнения не менее 0,7 мм; отсутствие трещин в зоне упрочнения; отсутствие оплавления поверхности кромки.

Во второй главе разработана математическая модель расчета температурного поля рабочих кромок чугунных стеклоформ, учитывающая неравномерность распределения плотности мощности в лазерном луче (непрерывного С02-лазера МТЛ-2М), смещение луча относительно кромки и геометрию кромки. Модель была реализована в современном CAE-комплексе Cosmos

Works (Simulation) методом конечных элементов. По характеру распределения температуры в зоне упрочнения и диаграмме железо-углерод определяется получаемая структура чугуна и, соответственно, присущие ей трибо-гехнические свойства.

Шние V' , ' ; |

........... Tili Г.

/

/

^пол .У V

0 пол X

л

а б

Рис. 2. Отпечаток пятна излучения лазера МТЛ-2 на оргстекле в сечении, за фокусом на расстоянии 60 мм, длиннофокусной линзы/= 1240 мм (а), где 1 - диаметр пятна излучения, 2- полочка; распределение интенсивности излучения пучка в декартовой системе координат (б), где /- интенсивность излучения, с1„„„ - диметр полочки, с1„ -

диаметр пятна

Для реализации численного моделирования были исследованы особенности и характер излучения многоканального СОг-лазера и длиннофокусной (Г > 1000 мм) системы транспортировки и фокусировки излучения (рис. 2), а также влияние положения луча относительно рабочей кромки формующих полостей на геометрию и равномерность зоны упрочнения.

Было установлено, что излучение многоканального С02-лазера МТЛ-2М с компоновкой трубок излучателя в виде шестигранника имеет недостаток — разницу в получаемой мощности и продолжительности воздействия при перемещении луча в разных направлениях на материал подложки, что не обеспечивает воспроизводимость характеристик зоны упрочнения при обходе контуров со сложной траекторией. После прохождения излучения через систему транспортировки и фокусировки излучения оно приобретает такие недостатки, как эллипсность формы пятна и достаточно пологие «крылья» лепестка пятна, что снижает эффективность взаимодействия излучения с материалом подложки.

Полученное распределение интенсивности излучения в пучке определяет физико-химические процессы, протекающие в материале при лазерном облучении.

В результате исследования положения лазерного луча (отношение диаметра пятна к «полочке» составляет 3 <с1п / с!пол < 5) относительно упрочняемой рабочей кромки с углом а = 80 - 115°град. получена зависимость для определения смещения луча <5 (рис. 3), выраженная через диаметр пятна излучения с1и.

0,123-4, <<5 <0,177(1) что соответствует интервалу смещения по интенсивности /¿:

0>777тах < /¿> < 0,91 /тах, (2)

в

Рис. 3. Схемы смещения лазерного луча относительно рабочих кромок: а) 1 - линза, 2 - лазерный луч, 3 - упрочняемая кромка, а - угол заострения кромки;

б) 1 — упрочняемая кромка, 2 — зона упрочнения, с - смещение края луча относительно кромки, 5 - смещение центра луча относительно кромки, к - глубина упрочнения,

и - скорость перемещения полуформы, с/„ - диаметр пятна;

в) качественное распределение интенсивности в пятне излучения лазера за фокусом на

расстоянии 60 мм, ¿„ эф - эффективный диаметр пятна, с1та - диметр полочки Данные интервалы обеспечивают сочетание максимальной глубины упрочнения непосредственно у самой кромки с минимальными потерями излучения из-за смещения луча лазера относительно облучаемой поверхности.

Моделирование основывалось на решении трехмерной нестационарной задачи теплопроводности методов конечных элементов. Расчет температурных полей при лазерной термической обработке мощным распределенным, непрерывным источником производился единичными импульсами, не учитывая движение источника, так как выполняется условие теплонасыщения при прохождении луча своего диаметра, сформулированное в работах А.Г. Григо-рьянца и А.Н. Сафонова: („ < <п или гп!а < 2rJv. где 1> - скорость обработки, гп - радиус пятна нагрева, а - коэффициент температуропроводности.

Для реализации расчета температурного поля был разработан алгоритм моделирования процесса нагрева при лазерном упрочнении рабочих кромок

стеклоформ с применением экспериментальной методики определения граничных условий:

1. Построение геометрической модели объекта лазерного упрочнения в CAD-комплексе SolidWorks (кромки детали размером 0,02х0,015x0,015 м).

2. Определение параметров лазерного излучения на основе экспериментальных исследований:

- распределения плотности мощности в луче COi-лазера MTJI-2M после

прохождения системы транспортировки и фокусировки излучения (расстояние за фокусом 90 мм, £/„.=13 мм,/= 1240 мм, рис. 2);

- положения луча относительно рабочей кромки (<5=2 мм, рис. 3);

3. Выделение из пятна излучения зон, каждой из которых соответствует своя плотность мощности лазерного излучения (диаметр ¿4=13 мм, 16 зон).

4. Определение мощности лазерного излучения Р, которая на каждом режиме подбиралась так, чтобы максимальная температура материала в пятне нагрева составила 7М 100"1 "С. Это обусловлено обеспечением узкого температурного интервала обработки 1000 - 1150 °С для протекания полноты фазовых превращений в чугуне и недопущения оплавления поверхности.

5. Решение нестационарной задачи теплопроводности методом конечных элементов на выбранных скоростных режимах (время воздействия распределенного лазерного источника t„ ,$ соответствовало времени прохождения пятна излучения своего эффективного диаметра) и определенных граничных условиях. Отображение результатов расчета в виде эпюр (рис. 4) и графиков

Начальные условия задавались, как: T0=T(x,y,z, 0), (3)

где x,y,z - координаты, Т0 - начальная температура, К.

Расчетные исследования производились на четырех скоростных режимах. Каждому режиму соответствовало свое время прохождения эффективного диаметра пятна излучения и=3 мм/с - /„ эф=2,3 С, 0=6 мм/с - /п.эф=1 С, t>=10 мм/с - /п эф=0,7 с, у=17 мм/с - /п.эф=0>4 с, и при £/„=13 мм, с>=2 мм. В расчетной модели теплофизи-ческие характеристики материала зависели от температуры.

При расчете температурных полей зоны упрочнения на этапе нагрева применяли граничные условия 2-го рода:

д„=-Ш(х,у,2)/дп, (4)

Рис. 4. Эпюра распределения температуры (положение центра пятна относительно кромки 5=2 мм, скорость о=6 мм/с), общий вид

где п - нормаль к поверхности в точке с координатами х, у, г\ - плотность теплового Вт/(мК),

т°с 1100

потока, Вт/м2; Я-теплопроводность исследуемого материала,

990 SS0 770 660 550 •440 330 220 НО

%

л 4

Ч/ / г / /

/ / /

/ Si / / /

/

E2s ммШ! Ш

0

1.3

з.ч

6.5

".S 9.1

13 /?, мм

Рис. 5. Зависимость распределения температуры от расстояния до упрочняемой кромки, полученной в результате моделирования (¿/„=13 мм): 1 -у=3 мм/с, Р=591 Вт; 2 - и=6 мм/с, Р=1\2 Вт ; 3 — о=10

мм/с, Р=789 Вт; 4 - и=17 мм/с. />=957 Вт

10.4 11.7

Для вычисления температуры методом конечных элементов рассматривали систему дифференциальных уравнений, записанных в форме:

= (5)

от

где [//] — глобальная матрица теплопроводности; [с] - глобальная матрица теплоёмкости; {F}- глобальный вектор тепловой нагрузки.

Анализ результатов расчета показал, что с увеличением скорости обработки при лазерном упрочнении глубина распространения тепла или зона термовлияния уменьшается. При этом ширина зоны термовлияния практически не изменяется. Температура непосредственно у кромки на четырех режимах падает с увеличением скорости обработки незначительно: и=3 мм/с -1087 °С, о=6 мм/с - 1082 СС, у=10 мм/с - 1078 °С, и=1 7 мм/с - 1069 °С.

Согласно диаграмме состояния «железо-углерод» (Fe-C), структурные преобразования в чугуне начинаются выше температуры 727 °С. Эта температура определяет границу зоны упрочнения по глубине. Для расчетных режимов глубина h термоупрочнения равна: при v=3 мм/с - /т=1,28 мм, и=6 мм/с -А~1,08 мм, t>=10 мм/с - й=0,95 мм, v=l7 mm/c-/j=0,77 мм.

Таким образом, наиболее рациональными режимами лазерного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ, согласно основным показателям качества, являются режимы в диапазоне от «=3 мм/с до v=9 мм/с. Режимы от 10 < v < 17 мм/с из-за наименьших из четырех глубин распространения тепла отпадают.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования режимов лазерного непрерывного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ. Выполнена оценка сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований лазерного упрочнения рабочих кромок стек-

лоформ. Эксперименты позволили определить и обосновать выбор рациональных режимов лазерного воздействия.

При выполнении экспериментов были выбраны скоростные режимы термоупрочнения 3 мм/с, 6 мм/с и 9 мм/с, положение лазерного луча относительно рабочей кромки <5=2 мм, диаметр пятна излучения dn- 13 мм, обработка проходила за один проход вдоль кромки.

Мощность лазерного излучения Р определялась по результатам моделирования процесса упрочнения с учетом выбранного коэффициента поглощения полимерного покрытия типа МСЦ-510 и уточнялась экспериментально. Критерием оценки максимальной мощности для отдельно взятого скоростного режима являлось недопущение оплавления упрочняемой поверхности кромки исследуемого образца.

Исследование на каждом скоростном режиме выполнено на примере чу-гунов фирмы «Тантал»; ЧФ4 от ООО Завод «Флакс»; ООО «ЛЕС»; K250GP от «Industrie Fonderie Valdelsane» (Италия); НЧ №1 от ОАО «Красное Эхо» (ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных), чаще всего используемых при изготовлении деталей формовых комплектов для литья стеклотары.

Сбор и обработку экспериментальных данных осуществляли методом оптической микроскопии на поперечных шлифах. Твердость определялась от поверхности кромки вглубь материала микротвердомером ПМТ-3, а микроструктура изучалась по ГОСТ 3443-87 «Отливки из чугуна с определенной формой графита» на микроскопе МИМ-8 и Epiphot ТМЕ 200.

Результаты металлографических исследований подтверждены заключением №396/035 от 04.10.2010 г. ЗАО НПО «ТЕХКРАНЭНЕРГО». Результат измерения твердости зоны упрочнения одного из исследуемых чугунов, представлен на рис. 6.

Изображение структуры с преобладанием мартенсита показано на рис. 7 (снимки сделаны на расстоянии =0,1 мм от кромки).

Из трех представленных выше режимов лазерного термоупрочнения наиболее удовлетворяет показателям качества режим №2, о = 6 мм/с (2). Зона упрочнения обладает высокой средней твердостью (585 HV), которая выше, чем у других двух зон упрочнения, обработанных на первом

ЯГ 1100 1000 900 800 700 600 500 400 .100 200 100

.3 .2

/

г" 1

г? /

X,

К ->

од 0,2 03 0,4 0.5 0.6 0.7 0.8 0,9 1 й.мм

Рис. 6. Распределение твердости НУ по толщине упрочненного слоя на трех режимах: 1 - ч=3 мм/с, /'=8X0 Вт; 2-о=б мм/с, Р= 1020 Вт; 3 - и=9 мм/с, Р--\ 130 Вт

Рис. 7. Структура рабочих кромок чугунных стеклоформ после лазерного упрочнения (режим и=6 мм/с, чугун ЧФ4): а — зона лазерного упрочнения (1 - мартенсит, 2 - троосто-сорбит, 3 - карбиды, 4 - графит);

б - основной материал, матрица (1 - дендриты феррита, 2 - перлит, 3 - графит) (464 НУ) и третьем (515 НУ) режимах. Мартенситная зона составляет = 0,37 мм, что также превышает значения, полученные для других режимов (соответственно =0,2 мм и =0,22 мм). При этом толщина зоны упрочнения на скорости 6 мм/с достаточно высокая (=0,78 мм) и сопоставима с первым режимом.

Для режимов о=3-9 мм/с, />=880-1130 Вт, с1п=-13 мм получено уравнение регрессии с натуральным значением факторов:

7+135,904=0,741Р+0,021о-0,024Р», (6)

где У - параметр оптимизации, среднее арифметическое по 22 замерам твердости, х[ ~(и-6)/3 - кодированное значение фактора скорости, х2=(Р-1005)/125 - кодированное значение фактора мощности. Регрессионная модель адекватна по Р-критерию Фишера, все коэффициенты модели значимы по ^критерию Стьюдента.

По результатам экспериментов были получены эмпирические уравнения:

- зависимость глубины упрочнения (/г, мм) от скорости (о, мм/с) (рис. 8):

й=0,859-0,014ь-7,143х10"'»2 (7)

- зависимость твердости у поверхности рабочей кромки зоны упрочнения (НУ, по Виккерсу) от скорости (у, мм/с) (рис. 9):

Н¥=382,857+102,143ь-5,029и2 (8)

- зависимость мощности лазерного излучения (Р, Вт) от скорости (и, мм/с) (рис.. 10):

Р=669,429+ 75,571и-2,714ь (9)

Расхождение расчетных и экспериментальных значений И=/(ь), НУ=/(и), Р=/(и) составило соответственно 0,74-3,97%, 0,37-4,45%, 0,47-0,94%.

Установлено, что режим при о=6 мм/с, /'=1020 Вт, с!„=)3 мм является наиболее рациональным для лазерного упрочнения рабочих кромок стек-

лоформ, изготовленных из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов.

0.85г

' 0.7-'

о,: 0,6!

\

>Nv

ч

5 ROO

/Г

Рис. 8. Зависимость глубины упрочнения Ьот скорости и: (х) - эксперимент; (—) - расчет

Рис. 10. Зависимость мощности лазерного излучения Р от скорости г): (о) — эксперимент; (—) - расчет

Рис. 9. Зависимость твердости у поверхности рабочей кромки зоны упрочнения HV от скорости и: (+) - эксперимент; (—) - расчет Также были проведены эксперименты по измерению температуры в зоне термоупрочнения. Они заключались в измерении температуры материала на определенном расстоянии от упрочняемой кромки (0,2 мм, 0,6 мм, 0,8 мм, 1,5 мм, 2 мм, 2,5 мм) в момент облучения ее лазерным излучением с помощью чувствительного элемента (термопары) и среды Lab VIEW.

Для проверки согласования результатов численного моделирования с экспериментальными данными по лазерному упрочнению было выполнено их сравнение на скоростном режиме 6 мм/с (рис. 11).

В одной системе координат представлены зависимости распределения

т;с 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 :оо 100

t / ~

V / / /

\ / /

ft/ /

-f /

\

4- X

N

Ч

о i

9 lo и i: lili,мм

Рис. 11. Зависимости распределения температуры от

расстояния до упрочняемой рабочей кромки температуры от расстояния до упрочняемой кромки (рис. 11), полученные сопоставлением распределения твердости HV по толщине упрочненного слоя и соответствующей структуры с температурой фазовых превращений (1), экспериментально с помощью термопары (2); численного анализа в Cosmos Works (3).

В результате сравнительного анализа установлено, что расхождение значений температуры в контролируемом диапазоне (на глубине упрочнения до 0,8 мм), полученных расчетом и экспериментально, не превышает 10 % при измерении твердости и 14 % при термометрировании. Это свидетельствует о корректности разработанной имитационной математической модели.

Рабочие кромки деталей формовых комплектов в процессе эксплуатации испытывают различные виды износа. Поэтому особый интерес представляет

определение влияния эксплуатационных параметров на стойкость рабочих кромок стеклоформ после лазерного упрочнения.

С целью определение влияния рабочих температур при эксплуатации чугунных стеклоформ на структуру рабочей кромки, полученную после лазерного упрочнения, проведено исследование термической стойкости упрочненных лазерным излучением образцов.

Исследуемые образцы упрочнялись на режиме при скорости и=6 мм/с и со смещением луча относительно упрочняемой кромки 3=2 мм. Затем они подвергались отпуску в печи при температуре 600 °С и выдержке 30 мин.

Установлено, что в результате воздействия высоких температур на упрочненную рабочую кромку стеклоформ, при выпуске стеклотары, зона упрочнения претерпевает отпуск и твердость падает с 780 - 870 НУ до 350 — 400 НУ при этом твердость исходного материала 160 - 200 НУ (рис. 12 и 13). Полученные экспериментальные данные свидетельствуют об увеличении стойкости в 2 раза.

Проведено исследование на износостойкость с целью определения относительного значения износостойкости материала, подвергнутого лазерной термической обработке и последующему отпуску, по сравнению с необработанным (не

упрочненным) материалом.

Суть испытания заключается в воздействии сухим трением скольжения на поверхность образца из исходного материала и образца, обработанного лазерным лучом и подвергнутого отпуску при 600 °С с выдержкой 30 мин., при одинаковой нагрузке на поверхность испытуемых образцов и одинаковом ко-

Рис. 12. Микроструктура рабочих кромок стеклоформ после лазерного упрочнения и нагрева в печи при температуре 600 "С и выдержке 20 мин: 1 - троосто-сорбит, 2 -графит, 3 - карбиды, переходная зона -перлит

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0." 0.8 0.9 1 А, ММ

Рис. 13. Распределение твердости по толщине упрочненного слоя: И - глубина упрочнения; НУ-твердость по Виккерсу: 1 - сразу после лазерного упрочнения, 2 - после нагрева при температуре 600 °С и выдержке 20 мин

личестве циклов трения. Путем сравнения по степени износа исходного материала с материалом, упрочненным лазерным излучением и подвергнутым отпуску, оценивалось относительное изменение износостойкости образцов. Была разработана схема и создано специальное стендовое устройство для испытания прямоугольных образцов на износостойкость.

Исследование показало, что подвергнутые лазерному упрочнению и отпущенные при 600 °С образцы, по отношению к не упрочненным, выдержали в 1,5 раза больше циклов нагружения.

Рациональность режима лазерного упрочнения при скорости и=6 мм/с и связанного с ним диапазона 5-7 мм/с была обоснована, исходя из недопущения трещин в зоне упрочнения при эксплуатации и обеспечения высокой производительности. При этом если размер включений графита превышает 50 мкм рекомендуется использовать скорость 5 мм/с и ниже.

По итогам экспериментальных исследований описаны разработанные рекомендации по технологии лазерного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ: положению луча ô относительно кромки, теоретико-экспериментальное определение рациональных режимов лазерного упрочнения рабочих кромок стеклоформ.

В четвертой главе приведены результаты производственных испытаний чугунных стеклоформ, у которых лазерному термоупрочнению были подвергнуты рабочие кромки.

Испытания проводились на различных стеклотарных предприятиях Российской Федерации. На заводах проводили сравнение выпуска за определенный период времени стеклоизделий с формовых комплектов, упрочненных лазерным излучением по отношению к неупрочненным и (или) сравнение по

времени, в течение которого шел выпуск стеклотары до полного износа стеклоформы (по критерию износа) или ремонта. В среднем, у стеклоформ для бутылок объемом 500 мл ресурс работы увеличился в 1,5-2 раза, у стеклоформ объемом 250 мл и ниже - в 2 - 4 раза.

На Березичском стекольном заводе чистовые стеклоформы ФВж-100 с лазерным упрочнением рабочих кромок эксплуатировались на стеклоформу-ющей машине «Истра 6/2» 4 месяца. В среднем было выработано по 828,7 тысяч стеклоизделий (увеличение ресурса в 2,8 раза) (рис. 14), а с от-

Л'стеонмилелнй

У S

V

i -1

✓

О 10 20 30 40 50 60 70 90 100110 120 Т.сут

Рис. 14. Влияние ЛТУ на долговечность работы и выработку стеклоизделий 25 чистовых стеклоформ ФВж-100 (чугун ЧФ4): 1 — без лазерного упрочнения; 2-е лазерным упрочнением рабочих кромок

дельных стеклоформ было снято - до 1 млн. 170 тысяч изделий (увеличение ресурса в 4 раза) против -300 тысяч изделий, снимаемых с неупрочнённых стеклоформ в тех же условиях эксплуатации (подтверждено заключениями с предприятия).

В течение эксплуатации твердость упрочнённого слоя кромки упала и зафиксировалась на уровне 35 - 40 HRC (322 - 387 HV). Полученные результаты свидетельствуют о корректности выполненных теоретико-экспериментальных исследований ЛТУ рабочих кромок стеклоформ.

Акты внедрения получены со стеклотарных заводов ЗАО «Балахнинское стекло», ООО «Факел» и ЗАО «Борисовское стекло».

Рассчетный годовой экономический эффект от внедрения лазерного упрочнения рабочих кромок чугунных черновых и чистовых стеклоформ для одной стеклоформующей машинолинии составляет 1197000 руб.

В пятой главе описывается разработанный в результате проведенных исследований способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления (изобретение запатентовано в РФ, №2305136 C1 RU).

В основе разработки лежит устройство - блок генерации луча, излучатель которого состоит из 36 стеклянных трубок, скомпонованных в виде пакета из нескольких рядов, один внутри другого, определенным образом. Излучатель обеспечивает наиболее равномерное, по сравнению с известными технологическими лазерами, распределение плотности мощности излучения.

В заключении сформулированы основные выводы по работе.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. По результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности упрочняющей лазерной обработки непрерывным излучением рабочих кромок стеклоформ, выполненных из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов, путем определения рациональных параметров, соответствующих основным показателям качества, что позволило увеличить ресурс работы форм до 4 раз.

2. Разработана математическая модель. расчета температурного поля кромок чугунных стеклоформ, учитывающая неравномерность распределения плотности мощности в лазерном луче (отношение диаметра пятна к «полочке» 3 <d„/ dnon < 5), смещение <5 центра луча относительно кромки и геометрию кромки с углом а=80 - 115°. Модель реализована методом конечных элементов. Расхождение теоретических значений с экспериментальными не превышает 14%. Выявлено, что наиболее соответствующими основным показателям качества являются режимы к=3 - 9 мм/с, Р=591 - 789 Вт, <in=13 мм. Глубина зоны упрочнения (уровень 727 °С) составила й=1,28 — 0,95 мм,

3. Получены эмпирические зависимости глубины упрочнения h, твердости у поверхности кромки зоны упрочнения HV, мощности лазерного излучения Р от скорости v. Установлено, что режим при i>=6 мм/с, Р=1020, с/п=13 мм наиболее рациональный и производительный для лазерного упрочнения ра-

бочих кромок стекло форм, изготовленных из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов.

4. Выполнено исследование термической стойкости образцов, упрочненных лазерным излучением. В результате воздействия рабочих температур порядка 600 °С зона упрочнения претерпевает отпуск и твердость падает с =800 HV до 350 - 400 HV. Твердость исходного материала 160 - 200 HV. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют об увеличении стойкости примерно в 2 раза.

5. Проведено исследование износостойкости образцов. Оно показало, что подвергнутые лазерному термоупрочнению и отпущенные при 600 °С образцы, по отношению к не упрочненным, выдержали в 1,5 раза больше циклов нагружения.

6. Разработаны научно-обоснованные рекомендации к технологии лазерного непрерывного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ, включающие: определение положения ö луча с неравномерностью распределения плотности мощности относительно кромки; определение рациональных режимов упрочнения; использование специализированных устройств лазерных излучателей. Установлено соответствие результатов производственных испытаний рекомендациям по технологии лазерной обработки кромок чугунных стеклоформ.

7. Проведены производственные испытания чугунных стклоформ с лазерным упрочнением рабочих кромок. В среднем, у упрочненных стеклоформ для бутылок объемом 500 мл ресурс работы увеличился в 1,5-2 раза, у стеклоформ объемом 250 мл и ниже — в 2 — 4 раза, по отношению к неупрочнен-ным. Результаты исследований внедрены на ЗАО «Балахнинское стекло», ООО «Факел», ЗАО «Борисовское стекло».

Основные положения диссертации отражены в следующих работах: Список публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Морозов, В.В. Исследование износостойкости упрочненных лазерным излучением кромок деталей формовых комплектов для литья стеклотары /В.В. Морозов, В.И. Югов, А.Н. Шлегель // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. №7.-С. 52-56.

2. Морозов, В.В. Имитационная математическая модель нагрева кромок разъема деталей формовых комплектов при лазерном термоупрочнении / В.В. Морозов, А.Б. Иванченко, А Н. Шлегель // Вестник МГТУ «Станкин». 20! 1. №1,- С. 47-52.

3. Морозов, В.В. Эмпирические модели лазерного упрочнения рабочих кромок деталей формовых комплектов стеклоформующих машин /В.В. Морозов,

A.Н. Шлегель, A.B. Аборкин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. №2 (286). - С. 79-83.

Список публикаций в других изданиях

4. Морозов, В.В. Повышение стойкости форм для литья стеклопосуды /

B.В.Морозов, А.Н.Шлегель, В.И.Югов // Теплофизика технологических

процессов: Материалы Всеросс. науч.-техн. конф. - Рыбинск: РГАТА, (17-18 мая) 2005.-С. 136-139.

5. Югов, В.И. Экспериментальные исследования и производственные испытания технологии лазерного упрочнения деталей формооснастки для литья стеклотары / В.И. Югов, А.Н. Шлегель [и др.] // Новые российские разработки в лазерной науке, технике и технологии. Сборник научно практических статей. Выпуск 1. Под ред. Члена-корреспондента РАН Панченко В .Я.// Калуга: Издательство АКФ «Политоп», 2005. - С. 61-69.

6. Шлегель, А.Н. Усовершенствование технологии лазерного упрочнения острых кромок и последующая разработка технологии лазерного упрочнения формующих поверхностей чугунных деталей формовых комплектов, для стеклоформующих машин / А.Н. Шлегель // Ползуновские гранты: Материалы 11-го Всероссийского слета студентов, аспирантов и молодых ученых -лауреатов конкурса Министерства образования и науки Российской Федерации и Государственного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «Ползуновские гранты». - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. — С. 180-191.

7. Югов, В. И. Повышение износостойкости и ресурса чугунных форм методом лазерного упрочнения / В.И. Югов, А.Н. Шлегель // Международный научно-практический семинар «Современные технологии изготовления и ремонта формокомплектов» (г.Гусь-Хрустальный, 13-15 февраля, 2007 г.). -Гусь-Хрустапьный: ОАО «Стеклохолдинг», 2007. - С. 12-19.

8. Шлегель, А.Н. Повышение долговечности работы деталей формокомплектов, упрочненных лазерным излучением / А.Н. Шлегель // Специализированное информационное издание Class Russia. Стекло, июль 2008 - Изд-во: ООО «Альфа Медиа», г. Москва, типография «А-Гриф». - С. 14-18.

9. Шлегель, А.Н. Исследование термической стойкости кромок деталей формовых комплектов для литья стеклотары, упрочненных лазерным излучением / А.Н. Шлегель // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: сборник статей V Международной научно-технической конференции,-Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. - С. 12-14.

10. Шлегель, А.Н. Исследование лазерного термоупрочнения материала чугунных деталей формовых комплектов для литья стеклотары / А.Н. Шлегель, С.А. Климов // Актуальные проблемы машиностроения: материалы Всероссийской молодежной Интернет-конференции / Владим. Гос. Ун-т; - Владимир: ВООО ВОИ ПУ «Рост», 2010. - С. 166-167.

11. Шлегель, А.Н. Имитационная модель лазерного термоупрочнения кромок разъема деталей формокомплектов для литья стеклотары / А.Н. Шлегель // Сборник материалов Конференции Машиностроение - Традиции и Инновации (МТИ-2010). Секция «Автоматизация и информационные технологии». -М.: ИЦ Станкин, 2010 - С. 209-216.

12. Патент RU 2305136 / МПК C21D 1/09. Способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления / Югов В.И., Арианов C.B., Шле-гель А.Н. - Опубл. 27.08.2007.

Подписано в печать 17.05.11. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 120 экз.

Заказ //¿-^///Г Издательство Владимирского государственного университета. 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

Введение.

Глава 1. ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ СТЕКЛОФОРМ, АНАЛИЗ

ПОДХОДОВ И МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ.

1.1. Стойкость и характер износа чугунных стеклоформ.

1.2. Методы повышения стойкости стеклоформ.

1.3. Выводы. Постановка цели и задач исследований.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ РАБОЧИХ КРОМОК ЧУГУННЫХ СТЕКЛОФОРМ.

2.1. Особенности лазерного излучения используемого для упрочнения рабочих кромок стекло форм.

2.2. Исследование плотности мощности излучения многоканальных лазеров в зависимости от фокусировки.

2.3. Исследование положения пятна излучения относительно упрочняемой рабочей кромки.

2.4. Моделирование тепловых процессов при лазерном упрочнении рабочих кромок чугунных стеклоформ.

2.4.1. Решение нестационарной задачи теплопроводности методом конечных элементов.

2.4.2. Граничные условия теплообмена при лазерном упрочнении.

2.4.3. Анализ расчета температурных полей при лазерном упрочнении.

2.5.Выводы по второй главе.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОГО НЕПРЕРЫВНОГО УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ КРОМОК ЧУГУННЫХ СТЕКЛОФОРМ.

3.1. Подготовка образцов и методы исследований

3.1.1. Выбор светопоглощающего покрытия.

3.1.2. Выбор схемы упрочнения рабочих кромок деталей формовых комплектов.

3.1.3. Методика обработки результатов экспериментальных данных.

3.2. Характеристики серых чугунов используемых для изготовления стеклоформ.

3.3. Проведение экспериментов по лазерному упрочнению рабочих кромок стеклоформ и их анализ.

3.4. Результаты упрочнения рабочих кромок стеклоформ из исследуемых чугунов.

3.5. Экспериментальные исследования температуры в зоне упрочнения.

3.5.1. Результаты эксперимента по измерению температуры

3.5.2. Сравнение результатов лазерного упрочнения полученных теоретически и экспериментально.

3.6. Исследование термической стойкости упрочненных образцов.

3.7. Исследование износостойкости образцов.

3.8. Обоснование режимов обработки.

3.9.Выводы по третьей главе.

Глава 4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЧУГУННЫХ

СТЕКЛОФОРМ С ЛАЗЕРНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ РАБОЧИХ КРОМОК.

4.1. Производственные испытания стеклоформ с лазерным упрочнением рабочих кромок.

4.2. Расчет экономической эффективности лазерного упрочнения рабочих кромок стеклоформ.

4.3. Выводы по четвертой главе.

Глава 5. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

5.1. Выводы по пятой главе.

Повышение стойкости литьевых пресс-форм является актуальной задачей, прежде всего, при производстве изделий из пластмассы и стекла, что обусловлено объемом и многообразием выпускаемой продукции.

Примером наиболее тяжелых условий работы, форм является литье стек-лоизделий. В настоящее время подавляющее большинство стеклозаводов используют для литья стеклоизделий формовые комплекты из специального серого чугуна как наиболее оптимального материала по его теплофизическим характеристикам и взаимодействию с расплавленной стекломассой.

Формооснастка или формовые комплекты классифицируются в соответствии с принадлежностью к стеклоформующим машинам, подразделяемым по способу выработки изделий из стекломассы. Основными деталями, характеризующими формовой комплект являются стеклоформы. Стеклоформы по конструктивным признакам подразделяются на раскрывные и не раскрывные. Также они характеризуются вместимостью вырабатываемых изделий и габаритными размерами (ОСТ 21-75-88 «Формовые комплекты для стеклофор-мующих машин»).

От ресурса работы данной технологической формооснастки напрямую зависит объем выпуска стеклоизделий на предприятиях. Чем больше стойкость формовых комплектов, тем больше дополнительная прибыль предприятия.

Сроки эксплуатации стеклоформ, как правило, определяются износоустойчивостью их рабочих поверхностей. К рабочим поверхностям форм относятся формующая полость, острые кромки формующей полости и соприкасающиеся поверхности замка сцепления. Наибольшему износу подвержены рабочие кромки формующей полости стеклоизделий испытывающие тепловой, абразивный, адгезионный, высокотемпературный окислительный, усталостный износ.

Производство формовых комплектов для литья стеклотары имеет богатую историю развития технологии, в т. ч. и направлении повышения износостойкости чугунных деталей.

Существуют следующие способы упрочнения стеклоформ: нанесение наплавочных материалов; диффузионное, электролитическое хромирование; химическое никелирование и др. Наиболее эффективным средством повышения износостойкости деталей машин в условиях работы с загрязненной^ смазкой, с высокими местными давлениями остается применение для их изготовления'материалов высокой твердости. Поскольку изнашиванию подвергаются относительно тонкие слои, в данном случае очень эффективны поверхностные упрочнения, наплавки, покрытия. Во многих работах по изучению износостойкости материалов в условиях абразивного и адгезионного изнашивания показано, что термическая обработка до высокой твердости или создание на поверхности износостойких покрытий значительно повышают их износостойкость.

В соответствии с ДТСУ 2823 — 94 износостойкость зависит от состава и структуры обрабатываемого материала исходной твердости, шероховатости и технологии обработки детали, состояния ответной детали.

Применение в качестве материала стеклоформ специальных серых чугу-нов и разнообразие новых технологий увеличения стойкости требует нетрадиционных подходов к их эффективному применению.

В настоящее время разработаны новые технологии обработки металлов, основанные на использовании высококонцентрированных источников энергии - электрического разряда, плазмы, электронного и лазерного луча и др. Эти методы обработки базируются на прямом воздействии той или иной энергии без дополнительного преобразования одной в другую на обрабатываемый материал с целью формообразования или придания ему заданных физико-механических свойств.

К числу новых перспективных процессов поверхностного упрочнения и создания триботехнических покрытий относится метод поверхностного модифицирования с использованием энергии лазера. Большие технологические возможности лазерных источников определяются высокой степенью локализации термического воздействия, снижением деформации и доводок обрабатываемых деталей, возможностью обработки поверхностей труднодоступных участков, отсутствием контакта с обрабатываемым материалом, высокой скоростью обработки и возможностью автоматизации процесса. Лазерное упрочнение осуществляется путем обработки детали лазерным лучом, который, воздействуя на поверхность металла, вызывает скоростной нагрев- поверхностного слоя. После прекращения действия излучения тепло с высокой скоростью отводится вглубь металла, в результате этого происходит упрочнение поверхностного слоя. При лазерном воздействии на поверхности стали или чугуна образуются специфические структуры с повышенной твердостью^ и износостойкостью, которые невозможно получить традиционными способами термообработки.

Обработав лазерным лучом изнашиваемую поверхность детали, режущую кромку штампового или режущего инструмента, можно существенно увеличить их твердость (до 62-68 НЯС). Глубина закаленного слоя достигает 0,5-1,5 мм. Износостойкость чугунных деталей, упрочненных лазерным лучом, возрастает в 1,5-4 раза, а стальных - в 2-4 раза по сравнению с традиционными методами термической и химико-термической обработки. Стойкость штампового и режущего инструмента увеличивается в 1,5-3 раза.

Лазерное термическое упрочнение (ЛТУ), по сравнению с традиционными методами термообработки, отличается низкими удельными энергозатратами, возможностью локального упрочнения участка поверхности необходимого размера и труднодоступных мест, отсутствием закалочных сред и вредных отходов, высоким уровнем автоматизации; обеспечивает минимальное коробление изделия. Лазерная закалка рекомендуется для упрочнения быстроизнашивающихся поверхностей- новых и восстановленных наплавкой деталей автомобилестроения и машиностроения [15, 19]. ЛТУ имеет все предпосылки стать наиболее эффективным методом увеличения ресурса работы деталей формовых комплектов (стеклоформ) при относительно малых финансовых и временных затратах.

Особенности применяемого материала и многообразие кромок форм обуславливают необходимость разработки комплексного подхода по увеличению стойкости рабочих кромок путем ЛТУ непрерывным излучением. Он основан на всестороннем анализе факторов, оказывающих влияние на стойкость рабочих кромок, выбора рациональных режимов упрочнения с учетом выполнения математического моделирования, экспериментальных исследований и промышленных испытаний.

Можно заключить, что повышение стойкости рабочих кромок чугунных стеклоформформ на основе технологии лазерного упрочнения непрерывным излучением является актуальной задачей.

Данное исследование направлено на повышение стойкости рабочих кромок чугунных стеклоформ формированием требуемых свойств поверхностного слоя на основе выбора рациональных режимов лазерного непрерывного упрочнения многоканальными С02-лазерами. Оно содержит решение научно-технической задачи повышения эффективности упрочняющей лазерной обработки непрерывным излучением рабочих кромок стеклоформ выполненных из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов, путем определения рациональных параметров лазерного упрочнения.

При выполнении работы использовались методы математического моделирования, базирующиеся на основах физики процесса взаимодействия лазерного излучения с металлами, проведения экспериментальных исследований, теориии планирования эксперимента и статистической обработки данных с применением программных комплексов Solid Works, Cosmos, Mathcad, Lab VIEW.

Научная новизна работы заключается в: • математической модели расчета температурного поля рабочих кромок чугунных стеклоформ при лазерном упрочнении, учитывающей неравномерность распределения плотности мощности в лазерном луче, смещение луча относительно кромки и геометрию кромки;

• эмпирических зависимостях глубины упрочнения к, твердости у поверхности кромки зоны упрочнения //7", мощности лазерного излучения^ от скорости V, позволивших определить рациональные параметры лазерного упрочнения рабочих кромок стеклоформ из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов.

Достоверность результатов.работы подтверждается:

• корректным использованием научных положений лазерного упрочнения, теории износа, теплопроводности, а также проведением экспериментов в лабораторных условиях и производственными испытаниями;

• использованием сертифицированных средств измерений, поверенного оборудования и лицензионных компьютерных программ;

• согласованием результатов математического моделирования с экспериментальными данными.

Практическая ценность работы заключается в:

• разработанной технологии лазерного упрочнения кромок разъема стеклоформ из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов с использованием непрерывного излучения многоканального газового С02-лазера МТЛ-2М;

• разработанном способе и устройстве упрочнения- поверхности детали (патент №2305136 С11Ш).

Результаты исследований, представленные в работе, были апробированы и внедрены на стекольных предприятиях, в частности на ЗАО «Борисовское стекло», ЗАО «Балахнинское стекло» и ООО «Факел».

Работа проводилась при поддержке гранта «Ползуновские гранты» выделенного на исследования по теме «Усовершенствование технологии лазерного упрочнения острых кромок и последующая разработка технологии лазерного упрочнения формующих поверхностей чугунных деталей формовых комплектов, для стеклоформующих машин».

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «Теплофизика технологических процессов» (Рыбинск, 2005); 11-ом Всероссийском слете студентов, аспирантов и молодых ученых - лауреатов конкурса «Ползуновские гранты» (Владимир, 2006); Международном научно-практическом семинаре «Современные технологии изготовления и ремонта формокомплектов» (Гусь-Хрустальный, 2007); V Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2009); Всероссийской молодежной интернет-конференции (Владимир, 2010); III научно-образовательной международной конференции «Машиностроение - Традиции и Инновации» (Москва, 2010).

По результатам работы опубликовано 12 научных трудов, в т.ч. патент РФ на изобретение и три статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации трудов соискателей ученых степеней.

Основные результаты и выводы поработе

1. По результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований- решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности упрочняющей лазерной обработки непрерывным излучением рабочих кромок стеклоформ, выполненных из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов, путем определения рациональных параметров, соответствующих основным показателям качества, что позволило увеличить ресурс работы форм до 4 раз.

2. Разработана математическая модель расчета температурного поля кромок чугунных стеклоформ, учитывающая неравномерность распределения плотности мощности в лазерном луче (отношение диаметра пятна к «полочке» 3 < dn / duo:i < 5), смещение S центра луча относительно кромки и геометрию кромки с углом а=80 - 115°. Модель реализована методом конечных элементов. Расхождение теоретических значений с экспериментальными не превышает 14%. Выявлено, что наиболее соответствующими основным показателям качества являются режимы v=3 — 9 мм/с, Р=591 — 789 Вт, dn=l3 мм. Глубина зоны упрочнения (уровень 727 °С) составила /г~1,28 — 0,95 мм. ■

3. Получены эмпирические зависимости глубины упрочнения /г, твердости у поверхности кромки зоны упрочнения HV, мощности лазерного излучения Р от скорости и. Установлено, что режим при v=6 мм/с, Р=1020, dn=l3 мм наиболее рациональный и производительный для лазерного упрочнения рабочих кромок стекло форм, изготовленных из ферритных низколегированных пластинчато-вермикулярных чугунов.

4. Выполнено исследование термической стойкости образцов, упрочненных лазерным излучением. В результате воздействия рабочих температур порядка 600 °С зона упрочнения претерпевает отпуск и твердость падает с ~800 HV до 350 - 400 HV. Твердость исходного материала 160 - 200 HV. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют об увеличении стойкости примерно в 2 раза.

5. Проведено исследование износостойкости образцов. Оно показало, что подвергнутые лазерному термоупрочнению и отпущенные при 600 °С образцы, по отношению к не упрочненным, выдержали в 1,5 раза больше циклов нагружения.

6. Разработаны научно-обоснованные рекомендации к технологии лазерного непрерывного упрочнения рабочих кромок чугунных стеклоформ, включающие: определение положения 8 луча с неравномерностью распределения плотности мощности относительно кромки; определение рациональ-' ных режимов упрочнения; использование специализированных устройств лазерных излучателей. Установлено соответствие результатов производственных испытаний рекомендациям по технологии лазерной обработки кромок чугунных стеклоформ.

7. Проведены производственные испытания чугунных стклоформ с лазерным упрочнением рабочих кромок. В среднем, у упрочненных стеклоформ для бутылок объемом 500 мл ресурс работы увеличился в 1,5 - 2 раза, у стеклоформ объемом 250 мл и ниже - в 2 - 4 раза, по отношению к неупроч-ненным. Результаты исследований внедрены на ЗАО «Балахнинское стекло», ООО «Факел», ЗАО «Борисовское стекло».

1. Андрияхин, В. М. Лазеры и перспективы их применения в автомобилестроении / В. М. Андрияхин, М. М'. Фишкис. М.: НИИавтопром, 1980.-64 с.

2. Андрияхин, В. М. Процессы лазерной сварки и термообработки/В.М. Андрияхин; Отв. ред. В. С. Майоров; Н.-и. центр по технол. лазерам, Моск. автомоб. з-д им. И: А. Лихачева. М.: Наука, 1988. - 171 с.

3. Андрияхин, В. М. О поглощательной способности покрытий для лазерной.термообработки черных металлов / В. М. Андрияхин, В. С. Майоров,

4. B. П. Якунин // Физика и химия обработки материалов. 1984. — № 5. —1. C. 89-93.

5. Андрияхин, В. М. Расчет поверхностной закалки железо-углеродистых сплавов с помощью технологических лазеров непрерывного действия / В. М. Андрияхин, В. С. Майоров, В. П. Якунин // Поверхность: физика, химия, механика. 1983. - №6. - С. 140-147.

6. Андрияхин, В.М. Закалка серых чугунов излучением С02-лазера / В. М. Андрияхин // Автомобильная промышленность. 1980. - №7. - С.25-26

7. Архипов, В. Е. Лазерная обработка ферритного чугуна / В. Е~ Архипов, А. Н. Гречин, М. Л. Хина // Технология автомобилестроения. 1980. -№5.-С. 30-31.

8. Балдаев, Л.Х. Реновация и упрочнение деталей машин методами газотермического напыления / Л. X. Балдаев М. : КХТ, 2004. 134 с.ил.

9. Барашков, А. С. Расчет теплового процесса упрочнения стали при нагреве быстродвижущимся поперечным полосовым нормально распределенным источником // Физика и химия обработки материалов. — 2001. — №5.-С. 64-70.

10. Белый, А. В. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергий / А. В. Белый, Е. М. Мапушок, И. Л. Поболь. Минск.: Наука I Техшка, 1990. - 149 с.

11. Бирюков; В. П. Лазерные комплексы для упрочнения деталей И; точного: раскроя листового материала // Вестн. машиностроения. — 2003. — № 2. — С. 31-33.

12. Бунин, К. П. Основы металлографии чугуна^/ К. П. Бунин, Я. Н. Мали-ночка, Ю. Н. Таран. М.: Металлургия, 1969. - 415 с.

13. Бунин, К. П. Отбеленный чугун. / К. П. Бунин М.: Машиностроение, 1947.-91 с.

14. Васильдов, В. В. Типоряд многоканальных волноводных технологических С02 ~ лазеров. Специальность: 05.27.03 "Квантовая электроника, (технические науки).' Российская академия наук Институт лазерных и информационных технологий: Шатура,, 1998 г.

15. Веденов, А. А-. Физические процессы-при лазерной обработке материалов / А. А.Веденов, Р. Г. Гладуш. Мл Энергоатомиздат, 1985. - 208 с.

16. Влияние неоднородного распределения тепловой мощности в пятне нагрева луча лазера на упрочнение сталей / А. А. Углов и др. // Физика и химия обраб. материалов. 1984. -№ 5.- С. 12-18;

17. Григорьянц, А.Г. Лазерная техника и лазерная технология: В 7 кн. Кн.6. Основы лазерного термоупрочнения сплавов: учебн. пособие для ВУ

18. Зов / А. Г. Григорьянц, А. Н. Сафонов. М.: Высшая школа, 1988. - 158 с.

19. Григорьянц, А. Г, Основы лазерной обработки материалов / А. Г.Григорьянц. М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. - ISBN 5-217-00432-0.

20. Гоц, А. Н. Погрешности измерений при экспериментальных исследованиях двигателей внутреннего сгорания: Учеб пособие / А. Н. Гоц, Ю. Г. Горнушкин Владимир: Владим. гос. ун-т, 2003. - 64 с.

21. Девойно, О. Г. О поверхностном упрочнении лазерным лучом / О. Г. Де-войно, Г. М. Яковлев // Машиностроение: Респ. межвед. науч.-техн. сб. -Минск, 1983.-№ 8. — С. 127-128.

22. Действие излучения большой мощности на металлы / С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов и др.; ред. А. М. Бонч-Бруевич, М. А. Елья-шевич. М.: Наука, 1970. - 272 с.

23. Диденко, А. Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов / А. Н. Диденко, А. Е. Лигачев, И. Б. Куракин. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.

24. Дубинин, Г. Н. Диффузионное хромирование металлов и сплавов / Г. Н. Дубинин. -М.: Машиностроение, 1964. 451 с.

25. Дьюли, У. Лазерная технология и анализ материалов / У. Дьюли; пер. с англ.: Е. А. Верного, В. Н. Сошникова. -М.: Мир, 1986. 502 с.

26. Еднерал, Н. В. Структурный механизм фазовых превращений металлов и сплавов / Еднерал Н. В., Лякишев В. А., Ревякин А. В., Скаков Ю. А. // М.: Наука, 1976. С. 183-186.

27. Еднерал, И. В. Физ. и химия обработки материалов / И. В. Еднерал, В. А. Лякишев, Ю. А. Скаков, И. Я. / Спектор. 1981. - №4. - С. 24-28 (РЖМет, 1981,11 И79).

28. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике: пер. с англ. / О. Зенкевич; под ред. Б. Е. Победри. М.: Мир, 1975. - 542 с.

29. Исаченко, В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1975. — 488 с.

30. Исследование структуры сталей при упрочнении и легировании поверхности непрерывными лазерами / А. Н Сафонов и др. // Изв. вузов. Машиностроение. 1984. - №5. - С. 94-98.

31. Кальнер, В. Д. Исследование лазерного упрочнения стальных изделий / В. Д. Кальнер и др. // Изв. АНСССР. Металлы. 1989. -№ 3. - С. 149156.

32. Кальнер, Ю. В. Кристаллическое строение и низкотемпературный распад углеродистого мартенсита, полученного лазерной закалкой. // МиТОМ. -1988.-№ 4.-С. 50-55.

33. Кирьянов, Д. В. Самоучитель MathCAD 2001 / Д. В. Кирьянов. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 544 е.: ил.

34. Коваленко, В. С. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов / В. С. Коваленко и др. М.: Наука, 1986. - 276 с.

35. Коваленко, В. С. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера / B.C. Коваленко, Л.Ф. Головко, B.C. Черненко. Киев.: Тэхника, 1990.-192 с.

36. Коваленко, В. С. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов / В. С. Коваленко. Киев.: Вища школа, 1975. - 178 с.

37. Кокора, А. Н. Поверхностное упрочнение излучением лазера непрерывного действия чугунов с компактными включениями графита / А. Н. Кокора, А. А. Жуков, Л. 3. Эпштейн // Физика и химия обработки материалов. 1977. №4. С.23-26.

38. Кокора, А. Н. Лазерная термообработка и перспективы ее применения на предприятиях Минлегпищемаша / А. Н. Кокора. М.: ЦНИИТ Эилегпи-щемаш, 1974. - 54 с.

39. Компьютерные технологии в машиностроениии: Методические указания к лабораторным работам / Сост.: Стариков А. Н. 2007. - 32 с.

40. Крагельский, И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. —М.: 1968.1 V

41. Кутателадзе, С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие / С. С. Кутателадзе. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367 с.

42. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник / Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, И. В. Зуев, А. Н. Кокора. — М.: Машиностроение, 1985.-496 с.

43. Лазерная технология / Н. Рыкалин, А. Углов. — М.: Знание, 1983. 64 с. — (Новое в жизни, науке, технике. Техника; № 3).

44. Лазерная технология: Исследования и автоматизация. / Рос. АН; гл. ред.

45. Н.Г. Басов // ФИАН им. П.И. Лебедева. М.: Наука, 1993. С. 13 - 17. -' ISSN 0203-5820; Т. 217

46. Леонтьев, П. А. Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов /

47. П. А. Леонтьев, Н. Т. Чеканова, М. Г. Хан. М.: Металлургия, 1986. -144 с.

48. Лыков, А. В. Тепломассообмен: справочник / А. В. Лыков. 2-е изд., пе-рераб. и доп. -М.: Энергия, 1978. - 480 с.

49. Макаров, А. В. Влияние лазерной обработки на структуру, износостойкость и усталостные свойства высокопрочного чугуна / А. В. Макаров, И. Ю. Малыгина, А. Л. Осинцева // Физика и химия обработки материалов. 2006. - №4. - С. 46-55.

50. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин концентрированными потоками энергии / А. П. Семенов и др. — М.: Наука, 1992.-404 с.

51. Микроструктура и фазовый состав чугуна после облучения импульсным и непрерывным излучением ОКГ / Н.В. Еднерал и др., // Физика и химия обр. материалов. 1983. — № 1. — С. 130 - 134.

52. Минкевич, А. Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов /

53. A. Н. Минкевич. 2-е изд. -М:: Машиностроение, 1965. - 491 с.

54. Миркин, JI1 И. Физические основы обработки материалов лучами лазера / Л. И. Миркин. М.: МГУ, 1975.-383 с.

55. Миркин, Л. И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов / Л. И. Миркин // Справочник. М.: Машинострение, 1979. -132 с.

56. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными лучами / Дж. М. Поут, Г. Фоти, Е. Римини.; пер. с англ. Под ред. А. А. Углова. М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

57. Морозов, В. В. Повышение стойкости форм для литья стеклопосуды /

58. B. В. Морозов, А. Н. Шлегель, В. И. Югов // Теплофизика технологических процессов: Материалы Всеросс. науч.-техн. конф. Рыбинск: РГА-ТА, (17-18 мая) 2005. - С. 136-139.

59. Морозов, В. В. Исследование износостойкости упрочненных лазерным излучением кромок деталей формовых комплектов для литья стеклотары / В. В. Морозов, В. И. Югов, А. Н. Шлегель // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2007. №7. - С.52-56.

60. Морозов, В.В. Имитационная математическая модель нагрева кромок разъема деталей формовых комплектов при лазерном термоупрочнении / В.В. Морозов, А.Б. Иванченко, А.Н. Шлегель // Вестник МГТУ «Стан-кин». 2011. - №1. - С. 47-52.

61. Морозов, В.В. Эмпирические модели лазерного упрочнения рабочих кромок деталей формовых комплектов стеклоформующих машин / В.В.163

62. Морозов, А.Н. Шлегель, A.B. Аборкин // Фундаментальные и прикладные проблемы-техники и технологии. 2011. - №2 (286). - С. 79-83.

63. Новиков, В.В*. Модификация и упрочнение трущихся поверхностей, лазерной обработкой / В.В: Новиков, В. Н. Латышев. — Иваново: Иван. гос. ун-т, 2000.-119 с.

64. Новиков, И. И. Теория термической обработки металлов: Учеб. пособие для вузов по спец. "Металловедение, оборуд. и технология терм, обраб. металлов" / И. И. Новиков. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия,1986.-480 е.: ил.

65. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры: ГОСТ 3443-87. Введ. 1987-26-02. - М.: Изд-во стандартов,1987.-13 с.

66. Очков, В.Ф. Mathcad 14 для студентов, инженеров и конструкторов / В. Ф. Очков. СПБ.: БХВ-Петербург, 2007. - 368 е.: ил.

67. Патент 2276694 С1 РФ. Способ изготовления чугунных литьевых форм / Журавель В.М., Буханова И.Ф., Дивинский В.В. и др. Бюл. № 14. -Опубл. 20.05.2006.

68. Патент RU 2305136 / МПК C21D 1/09. Способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления / Югов В.И., Арианов С.В., Шлегель А.Н. Опубл. 27.08.2007.

69. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: «Энергия», 1978. - 704 с.

70. Рыбакова, Л. М. Повышение износостойкости ножей для обработки древесины путем лазерного упрочнения / Л. М. Рыбакова, А. И. Мисюров, И. В. Степкин // Вестник машиностроения. 2002. - №10. - С. 15-18.

71. Рыкалин, Н. Н. Лазерная обработка материалов / Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, А. Н. Кокора — М.: Машиностроение, 1975. 296 с. - (Библиотека технолога).

72. Соловьев, В; А. Определение коэффициента системы- покрытие металл в условиях действия излучения С02-лазера // Физика и химия обработки материалов. - 1988. - №4. - С. 102-106.

73. Справочник по технологии лазерной обработки / В. С. Коваленко и др.; под ред. В. С. Коваленко. Киев: Техшка, 1985. — 168 с.

74. Суранов, А. Я. Lab VIEW 7: справочник по функциям / А. Я. Суранов. -М.: ДМК Пресс, 2005. 512 с.

75. Технологические лазеры: Справочник.,В 2. т. Т. 1. Рассчёт, проектирование и эксплуатация / Г. А. Абельсиитов п др.; под. общ. ред. Г. А. Абельсиитова. М.: Машиностроение, 1991. - 432 с. - ISBN 5-21701269-2.

76. Физико-химические методы обработки в производстве газотурбинных двигателей: Учеб. пособие / Ю. С. Елисеев и др.; под ред. Б. П. Сауш-кина. -М.: Дрофа, 2002. 656 с. - ISBN 5-7107-6055-2.

77. Хрущев, М. М. Исследования изнашивания металлов / М. М. Хрущев, М. А.Бабичев. —М.: 1960.

78. Черноруцкий, И. Г. Методы оптимизации в теории управления / И. Г. Черноруцкий // Учебное пособие. — СПб.: Питер, 2004. 256 е.: ил.

79. Чугун: Справ, изд. / Под ред. А. Д. Шермана и А. А. Жукова. М.: Металлургия; 1991. — 576 с.

80. Шилов; И. В. Математическое описание процессов взаимодействия; лазерного излучения с веществом: Учебно-методическое пособие по курсу "Теоретические основы обработки концентрированными потоками энергии". -Ковров: KITA, 2.002. -67с. -ISBN 5-86151-131-4.

81. Шлегель, АН: Повышение долговечности работы деталей формоком-плектов, упрочненных лазерным излучением // Специализированное информационное H3AaHHe Glass Russia. Стекло. 2008. -Июль. - С. 14-18.

82. Штейнберг, С. С. Металловедение / С. С. Штейнберг; под ред. И. Н. Бо-гачева и В: Д. Садовского. изд. перераб. и доп. - Свердловск: Метал-лургиздат, Свердловское отделение. - 1961. - 598 с.

83. Arata, Y. Application of Laser for Material Processing. Heat Flow in Laser Hardening / Y. Arata, H. Mario, I. Miyamoto // Int. In-te Weld. Doc. -1978.-Vol. IV.-P. 241.

84. Liarokapis, E. Laser induced thermal stains in isotropic media: Policrysaline Si / E. Liarokapis, E. Anastassakis // J. Appl. Phys. 1988. - Vol.63, #8. -P. 2615-2619.

85. Steen, W. Laser Surface Treatment of En 8 Steels Using 2 kW CW-laser / W. Steen, C. Courtney // Metals Tech. 1979. - Vol. 6, N 12. - P. 456.

86. Welsh, L. P. The impotence of thermal stresses and strains induced laser processing with focused Gaussian beams / L. P. Welsh, J. A.Tuchman, I. P. Herman//Ibid. 1988. - Vol. 64, # 11. - P. 6274-6284.