способ механической обработки высокопрочных труднообрабатываемых материалов

Классы МПК:B23B1/00 Способы и устройства, в том числе вспомогательные, для токарной обработки
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Гапонова Валентина Алексеевна
Приоритеты:
подача заявки:
1991-04-22
публикация патента:

Изобретение относится к области машиностроения, к обработке металлов резанием, и может найти применение при обработке высокопрочных труднообрабатываемых и термически закаленных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что перед механической обработкой металлов лазерное воздействие на обрабатываемую поверхность производят в температурных режимах, обеспечивающих структурные изменения, приводящие к разупрочнению в поверхностном слое на глубину снимаемого припуска за один проход, при этом лазерную и механическую обработку ведут с интервалом, величина которого определяется временем, необходимым для структурных превращений. Разупрочнение производят сканирующим расфокусированным лазерным пятном со сторонами а =1 -33 мм, в = 3 -6 мм и частотой 150 - 200 Гц. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

Способ механической обработки высокопрочных труднообрабатываемых материалов, при котором осуществляют предварительное воздействие на обрабатываемую поверхность лазерным лучом в температурных режимах, обеспечивающих структурные изменения на глубину снимаемого припуска за один проход, при этом лазерную и механическую обработку ведут с интервалом времени, величина которого определяется временем, необходимым для структурных превращений, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения стойкости режущего инструмента, лазерным воздействием осуществляют разупрочнение и ведут его сканирующим расфокусированным прямоугольным лазерным пятном со сторонами а 1oC3 мм, в 3oC6 мм с амплитудой 3 6 мм и частотой 150 200 Гц.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может найти применение при обработке высокопрочных труднообрабатываемых и термически закаленных материалов.

Целью предлагаемого способа является повышение производительности труда механической обработки, снижение трудоемкости изготовления деталей из высокопрочных труднообрабатываемых материалов, сокращение расхода режущего инструмента за счет разупрочнения с изменением структуры поверхностного слоя на заданную глубину снимаемого припуска.

Цель достигается тем, что в известном способе с лазерным воздействием, лазерное воздействие на обрабатываемую поверхность производят в температурных режимах, обеспечивающих структурные изменения, приводящие к разупрочнению в поверхностном слое на глубину снимаемого припуска за один проход, при этом лазерную и механическую обработку ведут с интервалом, величина которого определяется временем, необходимым для структурных превращений.

В результате экспериментальных исследований установлено, что лазерное разупрочнение поверхностного слоя на глубину снимаемого припуска обеспечивается за счет воздействия сканирующим расфокусированным прямоугольным лазерным пятном с оптимальными параметрами: со сторонами "а" 1-3 мм, "в" 3-6 мм, с амплитудой 3-6 мм, частотой 150-200 Гц. Лазерное воздействие прямоугольным пятном со сторонами "а" меньше 1 мм, "в" меньше 3 мм, с амплитудой меньше 3 мм, частотой меньше 150 Гц приведет к малой производительности процесса разупрочнения, а лазерное воздействие прямоугольным пятном со сторонами "а" больше 3 мм, "в" больше 6 мм, с амплитудой больше 6 мм, с частотой больше 200 Гц не позволит получить разупрочнение поверхностного слоя из-за недостаточной плотности мощности в прямоугольном лазерном пятне.

На фиг. 1 представлена полученная зависимость глубины разупрочненного слоя от скорости лазерного воздействия при постоянной мощности P=1,5 кВт жаропрочных сплавов марок: ЭП742У, 40Х13, 12ХН3А; на фиг.2 фотография неизмененной исходной структуры жаропрочного сплава ЭП742У в результате лазерного воздействия: мощность 1 кВт и скоростью V=2 м/мин. Микротвердость исходной структуры равна Hспособ механической обработки высокопрочных   труднообрабатываемых материалов, патент № 2086359>=3180-3670 МПа; на фиг.3 фотография разупрочненного поверхностного слоя на 40% с изменением структуры на заданную глубину снимаемого припуска, равную 1,8, полученную при мощности лазерного воздействия P=1,5 кВт и скорости V 0,5 м/мин.

Hспособ механической обработки высокопрочных   труднообрабатываемых материалов, патент № 2086359 основы 3180-3670 МПа

Hспособ механической обработки высокопрочных   труднообрабатываемых материалов, патент № 2086359 измененной структуры поверхностного слоя 2100-940 МПа

Таким образом, произошло разупрочнение поверхностного слоя со снижением микротвердости по сравнению с основой на 28-40%

Глубина зоны со снижением микротвердости составляет 1,8 мм у образца со скоростью V=0,5 м/мин и 0,63 мм у образца со скоростью 1,5 м/мин.

Можно сделать вывод, что глубина разупрочненного слоя обратно пропорциональна скорости лазерного воздействия: с увеличением скорости глубина уменьшается при постоянной мощности лазерного воздействия. С увеличением мощности лазерного воздействия глубина разупрочненного слоя увеличивается в той же зависимости от скорости.

Таким образом глубина разупрочненного слоя в результате лазерного воздействия управляемая с точностью до 0,01 мм из-за физической сущности лазерного излучения ( лазерная установка излучает лазерный луч с постоянной мощностью излучения и длиной волны).

Таким образом, брак деталей (по разупрочнению на глубину больше, чем заданная) исключен.

Использование предлагаемого способа механической обработки высокопрочных труднообрабатываемых материалов с лазерным разупрочнением поверхностного слоя на заданную глубину снимаемого припуска обеспечивает по сравнению с существующими способами нагрева следующие преимущества повышает производительность труда в 2 раза; снижает трудоемкость на 40%-50% сокращает расход режущего инструмента на 60-70%

Класс B23B1/00 Способы и устройства, в том числе вспомогательные, для токарной обработки

способ обработки фасонных поверхностей точением -  патент 2522871 (20.07.2014)
способ определения оптимальной скорости резания -  патент 2521943 (10.07.2014)
способ получения сквозных отверстий малого диаметра в цветных металлах -  патент 2515774 (20.05.2014)
способ определения оптимальных режимов резания -  патент 2514251 (27.04.2014)
способ обработки резанием и режущий инструмент для его осуществления -  патент 2514243 (27.04.2014)
способ обработки сопрягаемых и торцевых поверхностей ствольной коробки стрелкового оружия под взаимодействие с сопрягаемыми и торцевыми поверхностями затвора -  патент 2510810 (10.04.2014)
способ вибрационной обработки деталей резанием -  патент 2510311 (27.03.2014)
способ определения оптимальной скорости резания -  патент 2500504 (10.12.2013)
способ прорезания канавок в сверхпрочных сплавах и режущая пластина для его осуществления -  патент 2500503 (10.12.2013)
способ повышения маслоемкости шарикоподшипника -  патент 2495287 (10.10.2013)
Наверх