Лазерная термообработка алюминиего сплава Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Шастин В.И.

УДК 621.373.826

ЛАЗЕРНАЯ ТЕРМООБРАБОТКА АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16Т

В транспортном машиностроении, особенно в авиационном, наиболее широко применяются конструкционные сплавы на основе алюминия. Свыше 80% веса конструкции транспортных самолетов приходится на долю алюминиевых сплавов. Их широкое применение обусловлено высокими прочностными свойствами, низкой плотностью и хорошими эксплуатационно -технологическими параметрами.

Для изготовления силовых элементов современных авиационных конструкций, наибольшее применение находят сплавы типа - дуралю-мин [1]. Наиболее распространенным в современном авиастроении является деформируемый сплав Д16Т повышенного качества, термически обработанный, закаленный и естественно состаренный. В практическом применении конструктивные элементы выполненные из этого сплава имеют, как правило защитные антикоррозионные покрытия, такие как плакированный и анодный (оксидный) слои.

Исследованию влияния лазерной обработки на алюминиевые сплавы посвящено достаточно много работ [2-5], однако сплавы данного типа в этом направлении изучены мало, особенно имеющие защитные покрытия. Композиционное строение этих материалов имеет достаточно сложную природу взаимодействия с лазерным излучением, а результаты этого вида термообработки могут существенно влиять на их физико-механические и эксплуатационные свойства [6]. В общем, виде тепловое состояние облучаемого материала и характер физико-химических процессов определяются энергетическими характеристиками лазерного излучения с одной стороны, оптическими и теплофизическими свойствами обрабатываемого материала с другой.

В настоящей работе представлены результаты исследования процессов, происходящих при лазерной термообработке алюминиевого сплава Д16Т с защитными металлическими покрытиями, и на их основе обсуждается перспективность лазерного термоупрочнения данного материала.

Лазерная обработка металлов и сплавов относится к локальным поверхностным методам

термической обработки с помощью высококонцентрированных лучистых источников нагрева. В этой связи, наличие защитных покрытий имеет принципиально важное значение в аспекте рассматриваемой задачи и требует рассмотрения их основных физико-химических, структурных и механических свойств как отдельно, составляющих композицию, так и при их взаимном влиянии.

Верхний анодный слой представляет собой защитную пленку из окиси алюминия А1203 толщиной 5... 10 мкм. Структура этого слоя по его толщине имеет в основе пористое неоднородное строение и лишь в прилегающем к основе металла слое приобретает плотную однородную структуру. Эти особенности имеют как положительные, так и отрицательные защитно-эксплуатационные стороны. Положительным является то, что окисная пленка обладает высокими антикоррозионными свойствами, а ее пористость обеспечивает высокий уровень сцепления, с наносимыми на ее поверхность полимерными покрытиями, за счет увеличения суммарной площади их соприкосновения. Высокая поглощательная способность лазерного излучения окисной пленкой, также оказывает положительную роль, так как известно, что они используются в качестве поглотителей при лазерной обработке различных материалов [7]. Отрицательным является то, что эти пленки обладают высокой хрупкостью, поэтому при действии циклических нагрузок на их поверхности образуются микротрещины, снижающие когезионные связи покрытия, а вместе с тем защитные и прочностные характеристики сплава [8].

Плакированный слой представляет собой слой чистого алюминия нанесенного на сплав методом горячей прокатки. Его толщина в большинстве случаев зависит от толщины основного металла и составляет 5-7%. Защитная способность этого слоя обусловлена его высокими защитными свойствами, способностью легко восстанавливать защитную окисную пленку, высокой пластичностью и способностью сохранять целостность слоя при действии циклических нагрузок [9]. Однако, как и анодный слой плакировка может оказывать отрицательное влияние на показатель выносливо-

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИИ

сти при определенных значениях циклических нагрузок в различных средах [10].

Таким образом, одной из задач настоящей работы является изучение возможности лазерного термоупрочнения сплава с точки зрения улучшения защитных свойств покрытий и прочности материала в целом.

В качестве объекта исследования в работе использовался авиационный обшивочный листовой сплав Д16Т заводской поставки, используемый в авиастроении. Защитные металлические покрытия наносились в соответствии с техническими условиями на поставку данного материала.

Для оценки влияния лазерного излучения на исследуемый материал и изучения протекающих при этом физических явлений, представляется целесообразным выявить наиболее характерные режимы обработки, исходя из уровня воздействия энергетических параметров лазерного излучения и выявить наиболее оптимальные.

Для этого были приняты следующие режимы обработки:

1-й режим - обеспечивающий близкий к максимальному воздействию энергии излучения, не вызывая при этом каких либо поверхностных изменений обрабатываемой поверхности;

2-й режим - сопровождающийся образованием микротрещин в анодной пленке;

3-й режим - сопровождается изменением рельефа обрабатываемой поверхности;

4-й режим - характеризует появление расплава в зоне обработки.

Исходя из поставленной цели работы, и основываясь на комплексе проведенных ниже исследований, рассмотрены процессы и явления, происходящие в поверхностных слоях материала.

1. Микроскопические исследования поверхностных слоев материала.

Окисная пленка является практически идеальным объектом для лазерной обработки благодаря ее специфическим свойствам. К ним можно отнести: хорошую поглощательную способность, особенно для инфракрасного диапазона излучения лазера, хороший тепловой контакт покрытия с обрабатываемым материалом (в данном случае с плакированным слоем и основой сплава) и устойчивость к воздействию высоких температур. Результаты данной работы показывают, что благодаря этим особенностям анодного покрытия лазерная обработка является весьма эффективной.

На рис.1 показана поверхность анодного покрытия подвергнутого обработке непрерывным излучением СО2-лазера мощностью 30 Вт., соот-

ветствующая второму режиму обработки. Данный уровень обработки вызывает образование микротрещин по всему слою анодного покрытия. Ширина трещин достигает 1,5 мкм.

Рис.1. Микротрещины, образующиеся в анодном слое (х50)

С увеличением энергетических параметров лазерного излучения в зоне действия луча (третий режим) наблюдается выравнивание рельефа поверхности, при этом образуются четко выраженные границы лазерного воздействия и частичное сглаживание в зоне обработки ранее заметных следов проката (рис.2).

Рис. 2. Поверхность анодного слоя, подвергнутая обработке непрерывным излучением лазера (х20)

С дальнейшим увеличением интенсивности излучения или времени воздействия теплового источника, температура на поверхности материала может достичь температуры плавления, при этом на поверхности образуется расплав, фронт которого распространяется вглубь материала. На рис.3 показана зона воздействия одиночного импульса лазерного излучения, вызвавшего оплавление в

виде каверны. Микротрещины шириной того же порядка, что и на рис. 1 располагаются преимущественно в направлении снижения градиента температурного поля, т.е. радиально, примерно с одинаковой плотностью, что обусловлено возникновением температурных напряжений. Такой характер расположения микротрещин, позволяет говорить об изотропности остаточных напряжений анодного покрытия.

гетическими параметрами излучения не вызывают каких-либо заметных изменений микроструктуры сплава. Принимая во внимание результаты работы [11] можно предположить, что температура, до которой нагревается основа исследуемого материала не превышает температуры рекристаллизации._

Рис. 3. Каверна, образованная действием одиночного импульса лазера (х80)

В зоне застывшего расплава видны частицы анодного слоя, т.к. температура его плавления несоизмеримо выше температуры плавления чистого алюминия и основы сплава. Отсюда следует, что под слоем анодного покрытия образуется жидкая фаза, где перемешиваются материалы поверхностных слоев и подплавляются стенки каверны (канала) по всей глубине.

Непосредственно в зоне образования канала наблюдается частичное разрушение плакировочного слоя и смещение его к верхнему краю зоны оплавления (рис. 4). В поверхностном, темном слое каверны границы зерен практически не выявляются, продукты распада твердого раствора расположены равномерно по верхнему объему. При переходе к нижним слоям начинают проявляться границы зерен, количество выделений марганцовистых фаз уменьшается, величина зерна по отношению к исходному увеличивается. Ниже этой зоны границы зерен становятся более четкими, их величина постепенно стабилизируется, приобретая ниже зоны термического влияния (ЗТВ) стабильную характерную для данного сплава микроструктуру.

С изменением микроструктуры сплава, как следует из [3] может происходить разупрочнение материала основы. Режимы с более низкими энер-

Рис. 4. Микроструктура зоны расплава

Показатели микротвердости в ЗТВ полученные с помощью ПМТ-3 при оплавлении поверхности изменяются следующим образом: максимальная твердость наблюдается в поверхностном слое, снижаясь постепенно с формированием зернистой структуры, и достигает показателя исходного (необработанного) материала в нижней части ЗТВ, т.е. в зоне отсутствия структурных преобразований. Повышение микротвердости в данном случае может быть связано с искажением кристаллической решетки, что характерно при используемом методе термообработки.

Наряду с этим, наблюдается увеличение микротвердости плакировочного слоя в зоне действия луча, учитывая, что в центре пятна он разрушается. Очевидно, это обусловлено диффузионными процессами, происходящими в момент нагрева и охлаждения на границе контакта с основой сплава, где при нагреве образуются субмикро-области А12 О3, которые диффундируют в решетку матрицы сплава в виде отдельных кластеров при оплавлении.

2. Рентгенографические исследования.

Механические свойства исследуемого сплава во многом определяются такими характеристиками их структуры, как средний размер областей когерентного рассеивания и величина остаточных микронапряжений, пропорциональная микродеформации кристаллической решетки |-|. С

У а ]

целью оценки возможного влияния лазерной обработки сплава на его механические свойства

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИИ

производился количественный рентгеноструктур-ный анализ вышеуказанных характеристик. Рент-геноструктурные исследования образцов проводились на дифрактометре Дрон - 3 в фильтрованном Бе Ка-излучении по стандартной методике [ ГРС ]. Испытаниям были подвергнуты образцы, обработанные на трех режимах, кроме режима, вызывающего оплавление поверхности. Образцы обрабатывались сфокусированным излучением непрерывного СО2-лазера мощностью 30 Вт. С целью повышения достоверности результатов на каждом режиме было обработано по 5 образцов, изготовленных из обшивочного авиационного материала в состоянии заводской поставки.

В качестве эталона использовался образец, прошедший рекристаллизационный отжиг в вакууме при температуре 600° С в течение 4-х часов с последующим инерционным охлаждением до 200° С, в течение 2-х часов.

Исходя из анализа полученных данных обнаружено, что исследуемый материал представляет собой сильно текстурированный сплав алюминия.

Параметры элементарной ячейки всех исследованных образцов не отклоняются от среднего значения (а0 =4,049-10_1°м) более чем на 0,002-10" 10м, что не превышает ошибки их определения. Это свидетельствует об отсутствии каких либо систематических изменений параметра элементарной ячейки от образца к образцу. Поэтому наличия существенных микронапряжений, обусловленных микродеформацией кристаллической решетки после лазерной обработки у исследуемых образцов не отмечается. Средний размер Ь при этом изменялся не более чем на 10%. Такой разброс субструктурных параметров Ь и е показывает на то, что субструктура исследованных образцов практически не зависит от режимов лазерной обработки.

3. Исследование параметров шероховатости поверхности.

Состояние рельефа поверхности, определяемое параметрами ее шероховатости, может оказывать существенное влияние на такие важные эксплуатационные свойства как усталостная и корро-зионно-усталостная прочность материала, определяющие во многом долговечность и надежность авиационных конструкций.

Изучение показателей шероховатости основывалось на сравнительном качественном анализе профилограмм поверхности, записанных в одном масштабе. Количественно изменение рельефа оценивалось по параметрам Яа - среднеарифмети-

ческое отклонение профиля; и а - средний шаг между неровностями.

Для обеспечения сравнимости результатов запись профилограмм производилась в одном направлении, перпендикулярно расположению следов проката образцов, изготовленных из листового обшивочного материала Д16Т одной поставки. На рис. 5 показаны профилограммы поверхностей в исходном состоянии а) и при выравнивании рельефа поверхности б).

Рис. 5. Профилограммы поверхности образцов Д16Т. а) - в исходном состоянии; б) - после лазерной обработки на режиме выравнивания поверхности

Анализ записанных профилограмм показал, что с уменьшением скорости перемещения луча лазера относительно обрабатываемой поверхности при постоянном значении плотности мощности излучения наблюдается снижение величины параметра Яа, практически одновременно с этим увеличивается параметр а (см. рис.6). Таким образом, кривые этих параметров характеризуют выравнивание поверхности анодного слоя при лазерной обработке.

При достижении некоторой критической скорости, на поверхности анодной пленки образуются микротрещины, плотность которых увеличивается с дальнейшим снижением скорости. С увеличением плотности мощности излучения зоны «выравнивания» и «появления микротрещин» смещаются вправо, а при снижении соответственно влево, при этом изменяется и угол наклона кривых.

а ■ ю~'(н)

а

' -На

/?о- ат'(м)

0,45

0,5

0,15

0,06

0,09

0,12

¥(м/с)

Рис. 6. Графики зависимости параметров шероховатости от скорости перемещения луча ^=5,3-104 вт/см2)

Таким образом, изменение параметров шероховатости и явление трещинообразования находятся в пропорциональной зависимости от энергетических характеристик лазерного излучения.

Учитывая пористую структуру анодной пленки, рельефные преобразования могут повлечь за собой как позитивное, так и негативное изменение свойств обшивочного материала. Сглаживание поверхности и снижение при этом плотности концентратов напряжения может благоприятно сказаться на уровне усталостной и коррозионно-усталостной прочности. В тоже время, возникновение трещин может отрицательно повлиять на те же характеристики материала, из-за снижения защитных антикоррозионных свойств и возникновения дополнительных концентратов напряжения. Кроме этого, выравнивание поверхности, из-за снижения суммарной площади рельефа поверхности, при последующем нанесении на неё лакокрасочного покрытия (ЛКП) может негативно отразиться на адгезионной связи этих слоев.

4. Исследование адгезионных свойств поверхности.

При исследовании этих свойств методом решетчатых надрезов (ГОСТ 15140-78), каких-либо изменений показателя адгезии ЛКП к подложке после лазерной обработки обнаружено не было. Поэтому, для уточнения был предложен и реализован сравнительный метод испытания с использованием специально изготовленных образцов [12].

Рабочая поверхность образцов, изготовленных из сплава Д16Т, подвергалась анодированию в сернокислотной ванне на режимах, применяемых в промышленном производстве. После соответствующей лазерной обработки рабочей поверхности образцов на режимах, исключая режим оплавления (разрушения) анодной пленки, на её поверх-

ность наносился слой ЛКП. После высушивания покрытия образцы, подвергнутые лазерной обработке, склеивались попарно торцами рабочих поверхностей с аналогичными образцами с исходной (необработанной) поверхностью анодной пленки с аналогичным слоем ЛКП. После выдержки склеенных образцов они подверглись разрыву в специальных захватах нагрузкой, действующей по направлению нормально склеенным поверхностям, по схеме показанной на рис.7. Оценка силы сцепления ЛКП осуществлялась по характеру и поверхности отрыва. При такой схеме испытания отрыв должен произойти там, где сила сцепления ЛКП и подложки меньше, чем у противоположной поверхности образца. Обоюдный отрыв характеризовался как имеющий одинаковый показатель адгезии, исследуемых поверхностей и в определении количественного показателя не учитывался.

1

2

3

Рис. 7. Схема склеивания образцов при испытании на разрыв. 1 - образец; 2 - слой клея; 3 - слой ЛКП

Результаты испытаний партии образцов (по 10 шт. на каждом режиме обработки) представлены в виде гистограммы на рис.8. Положительный показатель адгезии на гистограмме (выше нулевой линии) характеризует увеличение силы сцепления обработанных лазером образцов, отрицательный, соответственно снижение этого показателя.

Анализ, гистограммы полученный в результате испытаний свидетельствует об увеличении показателя адгезии ЛКП к подложке на всех режимах обработки, включая режим выравнивания. Очевидно, это происходит за счет более качественной высокотемпературной очистки всего профиля поверхности, подверженной лазерной обработке.

Режим образования трещин

Режим выравнивания поверхности

1-й режим обработки

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИИ

я

эт л

а 4

В 2

о ё

§о

1-й режим обработки

Режим образования трещин

Режим выравнивания поверхности

Режим обработки

Рис. 8. Гистограмма изменения среднего показателя адгезии ЛКП при различных режимах обработки: + - отрыв ЛКП от необработанной лазером поверхности; — - от обработанной.

5. Исследование микроструктуры ного покрытия.

анод

Важность проведения более глубоких исследований анодно-окисной пленки обусловлена её поверхностным расположением и тем, что это покрытие поглощает основную долю падающей энергии лазера.

Принимая во внимание специфику структурного строения пленки и ограниченность использования в связи с этим, существующих методов исследования, в работе использовались образцы с утолщенным слоем анодно-окисного покрытия до 45...50 мкм, полученных методом твердого анодирования [13]. Это позволило дать более объективную оценку степени влияния лазерного излучения на такие важные свойства и характеристики как микротвердость, микроструктуру, адгезионные и когезионные свойства этого покрытия.

При изготовлении микрошлифов с утолщенным слоем пленки шлифование и полирование велось в направлении от твердого (анодного) слоя к более мягкому, т.е. к слою плакировки и основы металла. В противном случае анодная пленка скалывается ввиду её хрупкости. Травление микрошлифов осуществлялось в растворе плавиковой кислоты. Для каждого режима было изготовлено по три микрошлифа. На каждом микрошлифе выборочно, в зоне лучшего проявления покрытия было сделано по 5 замеров. Показания средних значений микротвердости покрытия для каждого режима обработки приведены в таблице №1.

Сравнительный анализ полученных данных свидетельствует о росте микротвердости слоя с увеличением степени энергетического воздействия излучения лазера.

Таблица 1

Показатели средних значений микротвердости

Режим обработки

Без обработки лазером

Режим, характеризующий наличие

микротрещин ной пленке

в анод-

Режим «выравнивания»

Средний показатель микротвердости н/м2-106

3567

3998

4357

Несмотря на опробованные различные условия шлифования и полировки микрошлифов исследуемого листового обшивочного материала, заключенного в металлическую кювету с заполнителем, качественно выявить микроструктуру анодной пленки с помощью металлографии не представилось возможным. Пленка из-за своей хрупкости выкрашивалась, сохранялись лишь отдельные мелкие ее фрагменты, позволившие определить микротвердость по средней части слоя. Поэтому микроструктура слоя оценивалась на растровом электронном микроскопе.

В качестве исследуемых образцов использовался тот же обшивочный листовой материал с нормальными условиями анодирования в заводских условиях. Исследованию была подвергнута поверхность поперечного излома образца с предварительным надрезом его с противоположной стороны контролируемой поверхности. На рис.9 показаны фотоснимки структуры поверхности излома необработанного и обработанного образцов на режиме «выравнивания».

Анализ полученной микроструктуры показывает, что слой анодной пленки имеет более плотную и однородную структуру. В этой же зоне необработанный образец (рис.9а) имеет более рыхлую структуру, которая легко расслаивается при изгибе и изломе. На этом же основании можно сделать вывод, что адгезионная и когезионная прочность этого слоя в подвергнутом лазерной обработке образце заметно выше (рис.9б).

Химическое травление исследуемого слоя косвенно подтвердило, что его стойкость к воздействию агрессивных сред при лазерной обработке заметно увеличивается. Для травления образцов использовался 75%-ый раствор плавиковой кислоты. Результаты испытания представлены зависимостью толщины стравленного слоя от времени (рис.10).

Рис. 9. Микроструктура поверхности излома образцов а) необработанный ; б) обработанный

Ымкм,

40 20

/

/"'/ .. 2

—■---

24

1-10'(с)

6.

Усталостные

и коррозионно-усталостные испытания.

Сплав Д16Т мало пригоден для поверхностного упрочнения традиционными способами и недостаточно устойчив против коррозии в атмосферной и агрессивных средах [14]. Кроме этого, плакирование и оксидирование наряду с положи-

тельным защитным эффектом при некоторых уровнях изгибающих напряжений и в зависимости от толщины покрытия могут оказывать негативное влияние на выносливость при испытаниях в различных средах [15]. Основным недостатком этих покрытий является их слабая адгезионная и ко-гезионная прочность [16]. Учитывая вышеизложенное, настоящие испытания могут иметь важное практическое значение в плане выяснения влияния лазерной обработки на прочностные и эксплуатационные свойства сплава.

Принимая во внимание возможность влияния анизотропии свойств защитных покрытий, обусловленной текстурой проката на циклическую прочность образцов сплава Д16Т, и для получения объективных результатов, исследованию подверглись образцы, вырезанные из одного обшивочного листа заводской поставки вдоль направления проката. Форма образца в плане и схеме его нагружения показаны на рис.11.

0)

Рис.10. Зависимость толщины стравленного слоя от времени травления: кривая 1 - исходный (необработанный материал); кривая 2 - обработанный на режиме «выравнивания».

Анализируя вышеизложенные результаты исследований, и принимая во внимание повышение вышеуказанных свойств покрытий, можно полагать, что в результате лазерной тармообра-ботки эксплуатационные свойства сплава Д16Т могут быть улучшены.

б)

Рис.11. а) форма образца в плане; б) схема нагружения образца

Настоящая форма обеспечивает независимость усталостного разрушения от качества заделки его корневой части. Установка обеспечивала жесткое нагружение консольно закрепленных образцов симметричными знакопеременными изгибающими нагрузками с частотой 500 циклов в минуту. База испытаний в воздухе была принята 5-106 циклов, в коррозионной среде - 106 циклов. Коррозионно-усталостные испытания проводились в водном 3% -ом растворе №С1.

Анализ полученных результатов представленных на Рис.12 показывает, что материал, подвергнутый лазерной обработке, существенно увеличивает усталостную и коррозионно-усталостную долговечность образцов на всех уровнях напряжений. С увеличением уровня энергетических параметров лазерного излучения, несмотря на появление микротрещин в анодной пленке, показатель долговечности образцов также увеличивается.

МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИИ

Рис. 12. Кривые усталости а) и б) - при испытании образцов в атмосферных условиях (в воздухе); в) и г) - в 3%-ом растворе ^О; а) и в) - Р =5%; б) и г) - Р =50%. Кривые: 1 - исходный материал, 2 - с образованием микротрещин в окисной пленке, 3 - образцы, обработанные на режиме «выравнивания».

Следует отметить, что ввиду высокой хрупкости окисной пленки микротрещины, подобные возникающим при лазерной обработке (рис.2), возникают при незначительных изгибных нагрузках, например, при формировании объемных деталей планера с небольшим радиусом гиба, а также при усталостных испытаниях после действия первых же циклов нагружения. Очевидно поэтому микротрещины, вызванные лазерной обработкой, не оказывают существенного влияния на результаты усталостных испытаний. Данные результаты исследований могут иметь важное прикладное значение при определении сроков службы (ресурса) деталей и узлов планера воздушных судов.

7. Испытания на общую коррозию.

Данные испытания проводились при полном погружении и выдержке образцов в 3%-ом водном растворе №С1 в течение 540 суток. Анализу подвергались образцы, изготовленные из листового обшивочного материала Д16Т в исходном состоянии и подвергнутые лазерной обработке. Количество коррозионного раствора устанавливалось из расчета 10 см3 на 1 см2 поверхности исследуемого материала. Смена раствора производилась через каждые 30 суток выдержки. Контроль потери массы образцов в результате коррозии осуществлялся через каждые 90 суток после предварительного удаления продуктов коррозии специальным кислотным раствором. Для повышения точности результатов эксперимента вычислялась величина

среднего арифметического значения снижения массы образцов.

Лазерная термообработка осуществлялась с 2-х сторон образца. На рис. 13 показаны зависимости снижения массы образцов от времени выдержки.

Анализ результатов испытаний на общую коррозию позволил установить, что лазерная обработка листового сплава Д16Т заметно повышает его коррозионную стойкость. При этом, с увеличением доли энерговложения лазерного излучения, коррозионная стойкость возрастает. Это может быть обусловлено исключительно повышением плотности и однородности, а также адгезионной и когезионной прочности защитных покрытий сплава при лазерной термообработке.

ДГЧсв

ао_6кг >

335

150

75

___

у' > .3

90

180

£70

3 ь О

450 +'□._-)-г о к,'

Рис. 13. Зависимость изменения массы образцов от времени воздействия коррозионной среды. Кривые: 1 - исходный (необработанный) материал, 2 - обработанный на режиме образования микротрещин, 3 - обработанный на режиме «выравнивания»

Выводы.

В представленной работе показана эффективность использования лазерной обработки для упрочнения и повышения коррозионной стойкости конструкционного сплава Д16Т с защитными металлическими покрытиями.

В результате проведенного комплекса физико-механических исследований, выявлен механизм и установлена взаимосвязь процессов и явлений, важных для понимания механизма лазерного термоупрочнения исследуемого материала.

Основными факторами повышения ряда важных свойств материала при лазерной обработке являются микроструктурные преобразования защитных покрытий, обусловленные повышением их адгезионной и когезионной прочности, твердости, а также рельефно-поверхностные изменения, обеспечивающие выравнивание поверхности и повышение защитных функций анодного и плакированного покрытий.

Несмотря на возникновение микротрещин в анодном слое, показатели циклической прочности, и коррозионной стойкости материала повышаются с ростом энергетического воздействия излучения лазера.

Изменения параметров шероховатости поверхности при лазерной термообработке не оказывают заметного влияния на адгезионные свойства полимерных покрытий, нанесенных после обработки.

Таким образом, результаты проведенных исследований показывают на практическую целесообразность данного вида термообработки, на их основе представляется возможным решение задач оптимизации режимов лазерной обработки.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Справочник по авиационным материалам / В.Г. Александров. - М. :Транспорт, 1972. - 328с.

2. Аверьянова, Т. Н. и др. Действие интенсивных световых пучков на поверхность металлов / Т.Н. Аверьянова [и др] - ЖПМТФ, 1965, № 6, С.136 - 137.

3. Григорьянц, А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989, 304 с.

4. «Lazer 79 Opto - Electron.Conf. proc. Munich 1979."Guildford 1979, S. 271-276.

5. Коваленко, В.С. К вопросу механизма упрочения материала при воздействии непрерывного лазерного излучения / Коваленко В. С. Энами

К., Арата Е. [и др.] -Электронная обработка металлов , 1980, №1, с.35-39

6. Clauer, A.M., Fairand B.P., Wileox B.A. Laser Sock Hardening of Weld Jones in Alluminium Alloys. - Metallurgical Trasactions, 1977, 8A p.1871-1876.

7. Справочник по лазерам под ред. А.М. Прохорова. В 2-х томах.- М.: Сов.радио, 1978-504, -т. 1,Т.2, 400с.

8. Карлашов, А.В., Гайнутдинов Р.Г.О роли анодной плёнки при усталостном и коррозион-но-усталостном разрушении дуралюмина Д16^ - Физико-механическая механика материалов. 1970, № 5, сю10-15.

9. Sora, I.A., Williams T.RG. Fatigue propertics of alclad Al-Cu-Mg-Si-Mn alloy. "Acron I.",1963 №10, р.10

10. Шастин, В.И. О возможности повышения долговечности и коррозионной стойкости листового дуралюмина / Шастин В.И., Иванов В.В. Логвинов И.И. // В кн.:Дез. Докл. Семинара. «Лазерные технологические установки и перспективы их применения на предприятиях отрасли», М.,1985, с. 29-31.

11. Кузьмичёв, Б.П., Крючков Л.П., Варламов М.А. Определение температуры нагрева листов сплава Д16Т по структуре и свойствам. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1982, №1, C.53-55,

12. Солонин, В.П., Шастин В.И., Логвинов И.И. О влиянии излучения ОКГ на адгезию лакокрасочных покрытий к подложке.- В кн.:Тез.докл.всесоюзной научно-практической конф. «Повышение эффективности систем и методов ремонта ВС.», М., 1982, с.133-134.

13. Степнов, М.Н., Гиацинтов, Е.В. Усталость лёгких конструкционных сплавов .- М.: Машиностроение, 1973.-317с.

14. Сулима, А.М. Евстигнеев, М.И. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов. - М.: Машиностроение, 1974.- 256с.

15. Карлашов, А.В. Сопротивление коррозионной усталости дуралюмина Д16Т анодированного при различной температуре / Карлашов, А.В., Гайнутгинов, Р.Г. // Физико-химическая механика материалов, 1971, №1, C.99-101.

16. Чаевский, М.И. Повышение работоспособности сталей в агрессивных средах при циклическом нагружении / Чаевский М.И., Шатинский В.Ф. - Киев: Наукова думка, 1970.--186с.