CC BY
63
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
89
состав бетонной смеси - свойства материалов» при значительных колебаниях состава смеси и свойств исходных материалов [1, стр. 95].
Именно исследования свойст бетонов на макроуровне откроют новые способы проектирования и прогнозирования свойств эффективных мелкозернистых бетонов с повышенными эксплуатационными качествами.
Рисунок 3. Изменение структурных характеристик В/В и W
Список литературы
1. Баженов Ю. М. Технология бетона. / М.: Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.
2. Батраков В.Г., Силина Е.С., Соболев К.Г. Рекомендации по приготовлению и применению высоко - и сверхвысокопрочных и высокоплотных бетонов с МК/ М.: НИИЖБ, 1992.
3. Русина, В.В. Минеральные вяжущие вещества на основе многотоннажных промышленных отходов:
учебное пособие. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. - 224 с.
4. ТУ 5743 - 048 - 02495332 - 96 Микрокремнезем конденсированный. / НИИЖБ. - М.: 1996.
5. Sellevold E.J., Boger D.H., Jenser E. Silica Pume Cement Pastes: hydration and pore structure // Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 1982, Report BML 82610, p. 19-50.
ЛАЗЕРНАЯ НАПЛАВКА СО СКАНИРОВАНИЕМ ИЗЛУЧЕНИЯ
Шляпин А. Д.
Доктор технических наук, Профессор, Проректор по научной работе МГИУ, Москва
Порошин В. В.
Доктор технических наук, Профессор, Директор Технологического института, Москва
Зябрев И. А. аспирант МГИУ, Москва.
АННОТАЦИЯ
Исследована зависимость высоты наплавленного слоя при газопорошковой лазерной наплавке от скорости, расхода порошка, угла наклона сопла и зоны вдувания газопорошковой струи вслед и навстречу движению образца.
ABSTRACT
Recearch of dependence the height of the deposited layer in the laser-powder surfacing on the speed, the powder, the angle of the nozzle and the injection zone of gas-powder stream, forward and followed the movement the sample.
Ключевые слова: Лазерная наплавка, Присадочный порошок, Сканатор лазерного излучения, Дозатор порошка. Keywords: Laser coating, Filler powder, Scanning Devices laser radiation, the powder dispenser.
Одним из перспективных направлений лазерной технологии в машиностроении является лазерная наплавка, с помощью которой получают слой с химическим составом и физическими свойствами, отличными от свойств основного материала. Главное преимущество этого способа по сравнению с традиционными методами наплавки поверхности заключается в незначительном термическом воздействии на деталь и низком коэффициенте перемешивании наносимых элементов с материалом подложки.
Известны способы лазерной наплавки. Выполненные путём оплавления предварительно нанесённых шли-керных слоёв или газотермических покрытий, а также при
непосредственной подаче присадочного порошка в зону облучения [1]. При этом процессе используют расфокусированное лазерное излучение, поступательно перемещающееся по наплавляемой поверхности и играющее роль источника нагрева. Так, например, в работах [1],[2] таким способом за один проход удалось получить слой толщиной не более 2 мм при ширине 4 мм, что свидетельствует о недостаточной эффективности использования возможностей технологии.
Авторы считают, что возможно получение наплавленных слоёв более значительных по ширине и толщине. Для этого была изменена схема наплавки. Так, порошок
90
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
по-прежнему поступал непосредственно в зону наплавки, однако благодаря разработанной конструкции устройства для дозирования и системы подачи порошка появилась возможность выбрать оптимальное соотношение расхода порошка и транспортирующего защитного газа. Кроме того, непрерывное излучение Со2 лазера вначале поступало на сканирующее устройство, а затем на обрабатываемую поверхность. С помощью разработанного сканатора можно перемещать остросфокусированный лазерный луч одновременно в двух плоскостях, описывая фигуры Лис-сажу.
Излучение фокусировали линзой с фокусным расстоянием 350 мм. Мощность излучения составляла 2,0 кВт. Диаметр пятна на поверхности образцов составлял 1,1 мм. Наплавку осуществляли на образцы из стали 45 размером 50х25х25 мм. В качестве присадочного материала использовали Ni-Cr-B-Si сплава с дисперсностью частиц 40 - 100 мкм.
На Рис. 1 представлена схема газопорошковой лазерной наплавки.
Рис.1 Схема газопорошковой лазерной наплавки.
Лазерный луч перемещался как по круговой траектории диаметром 7 мм с частотой 50 Г ц, так и вдоль образца с регулируемой скоростью V. Порошок поступал в зону облучения через сопло специальной формы с площадью среза 7 мм2. Массовый расход порошка G регулировали с помощью дозатора, а транспортирующий и защитный газ аргон с помощью редуктора и контролировали ротаметром. Угол наклона сопла относительно нормали к поверхности а и расстояние от среза сопла до точки пересечения оси сопла с поверхностью регистрировали с помощью лимбов экспериментального стенда. Кроме того,
изменяли расстояние зоны введения порошка L1 относительно центра сканирования луча. Размеры наплавленных слоёв определяли с точностью до 0,1 мм.
Из экспериментов по наплавке было установлено, что ширина наплавленного слоя зависит от амплитуды сканирования и диаметра пучка лазерного излучения. При увеличении скорости обработки с 1,0 до 9,0 мм/с, высота слоя уменьшается с 3,5 до 0,1 мм, что объясняется снижением количества порошка, приходящегося на единицу площади поверхности образца и уменьшением времени взаимодействия с излучением (рис.2).
^мм
G=0,3rp/c,+
G=0,3rp/c,-
G=0,5rp/c,+
G=0,5rp/c,-
G=0,8rp/c,+
G=0,8rp/c,-
Рис. 2. Зависимость высоты наплавленного слоя от скорости и расхода порошка навстречу и вслед движению.
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (15), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
91
При скорости более 9,0 мм/с сплошной монолитный валик не образуется- покрытие кристаллизуется в виде цепочки или отдельных капель. Оптимальной скоростью обработки можно считать 1- 4 мм/с.
С увеличением расхода порошка с 0,3 до 0.8 г/с, толщина наплавки изменяется от 0,2 до 3,5 мм. Однако и при этом лучшее качество валиков достигается при меньших скоростях и при вдувании порошка вслед движению образца.
На следующем этапе экспериментально было установлено влияние на процесс зоны вдувания порошка L1 и угла наклона сопла а, вслед и навстречу движения (рис.3).
Максимальная высота слоя получена при а= 30 град., при подаче порошка в центральную часть траектории сканирования. При этом направление движения образца существенного влияния не оказывает.
При а= 45 град процесс наплавки следует осуществлять только вслед движению и внесение порошкового материала должно производиться в переднюю часть траектории сканирования.
^мм
■L1=-5mm+
■L1=-5mm,-
■ L1=0,+
■ L1=0,-■L1=+5mm,+ ■L1=+5mm,-
Рис. 3. Зависимость высоты наплавленного слоя от угла наклона сопла и зоны вдувания газопорошковой струи вслед и
навстречу движению
Выводы
Анализ полученных результатов по зависимости высоты наплавленного слоя от угла наклона сопла и зоны вдувания газопорошковой струи навстречу и вслед движению позволяет сделать выводы, что:
1. Оптимальной скоростью обработки можно считать 2 мм/с. При этой скорости сохраняется баланс высоты, качества наплавленного слоя и термического влияния на основу.
2. При вдувании порошка в переднюю часть L1=+5 траектории сканирования лазерного луча рост наплавленного слоя происходит незначительно, а угол наклона практически не влияет на высоту слоя, что объясняется недостатком присадочного материала..
3. При внесении порошка в заднюю часть L1=-5 траектории высота наплавки уменьшается из-за недостатка энергии на его плавление, а слой образуется за счет расплавление частиц порошка, попавших в ванну расплава подложки.
4. Наилучший результат показали опыты с внесением порошка в центр траектории сканирования. При
этом процесс формирования слоя идёт по оптимальному сценарию и образуется полноценный качественный наплавленный слой.
5. Оптимальный угол наклона сопла является 30 град. При увеличении угла увеличивается горизонтальная составляющая скорости полёта частиц и порошок сдувается с места обработки. При уменьшении угла- частицы порошка экранируют излучение, что приводит к невозможности расплавления подложки.
Список литературы
1. Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н.. Шибаев В.В. Вли-
яние некоторых технологических факторов на особенности формирования валиков при лазерной газопорошковой наплавке.//Порошковая метал-
лургия. 1984, №9, с. 39-41.
2. Абильсиитов Г.А., Сафонов А.Н. Лазерная наплавка и обработка износостойких рокрытий// Сварочное производство, 1983, №9, с.16-17.
МЕХАНИЗМЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ МИКРОПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
ПРИ АЛМАЗНОМ ВЫГЛАЖИВАНИИ
Иванов Виталий Евгеньевич
Канд. физ-наук, доцент кафедры «Физика», г. Тамбов Фидаров Валерий Хазбиевич
Канд. технич. наук, доцент кафедры «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении», г. Тамбов АННОТАЦИЯ
Приводится описание алмазного выглаживания, как метода повышения качества поверхности деталей. Разработан инструмент, предназначенный для упругого выглаживания наружных поверхностей стальных деталей. Рассмотрены механизмы поверхностной микропластической деформации.
