ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ЧУГУННЫХ ДЕТАЛЕЙ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Аннотация
В работе рассмотрено влияние метода пластического деформирования с модификацией наноструктурного слоя на изменение микротвёрдости и структуры поверхности детали, выполненной из серого перлитного чугуна. Данный метод рассматривается применительно к детали, поверхность которой предварительно была упрочнена методом лазерной обработки с оплавлением. Особенностью данного метода является значительная глубина зоны упрочнения (до 1 мм). Недостатком лазерного упрочнения с оплавлением является наличие большого количества остаточного аустенита (30 - 50 %) в зоне лазерного воздействия. Упрочнённый слой может быть подвергнут дальнейшим упрочняющим операциям с целью повышения твёрдости зоны лазерного воздействия. Методом, позволяющим произвести дальнейшее упрочнение зоны лазерного воздействия, является метод пластического деформирования с модификацией наноструктурного слоя зоны лазерного воздействия. Выполнен анализ изменения микротвёрдости и структуры в зависимости от нагрузки на образец, скорости и времени обработки образца. Исследования проводились поэтапно. Анализ зависимости микротвёрдости и структуры при изменении нагрузки от 10 до 45 H/мм2 позволил установить, что оптимальной величиной нагрузки является значение 25 H/мм2. Анализ при изменении скорости обработки от 0,1 до 1,5 м/с позволил установить, что оптимальной величиной скорости обработки является значение 0,3 м/с. Анализ зависимости при изменении времени обработки от 100 до 500 с позволил установить, что оптимальной величиной времени обработки является значение 300 с. В процессе пластического деформирования зоны лазерного воздействия в зоне контакта происходит преобразование исходной структуры в «белую фазу», характеризующуюся высокими параметрами микротвёрдости. Наибольшее значение микротвёрдости «белой фазы», полученной в ходе эксперимента, составляет более 1200 HV.Математический анализ в виде полного факторного эксперимента 23 позволяет получить выражение, связывающее микротвёрдость «белой фазы» с технологическими режимами пластического деформирования.
Ключевые слова
пластическое деформирование, модификация наноструктурного слоя, изменение микротвёрдости, лазерное упрочнение с оплавлением, серый перлитный чугун, изменение нагрузки, скорость обработки, время обработки, белая фаза, технологические режимы пластического деформирования, математический анализ
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Блинов И. С. Справочник технолога механосборочного цеха судоремонтного завода / И. С. Блинов. - М.: Морской транспорт, 1960. - 589 с.
Отений Я. Н. Особенности формирования глубины упрочнения при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием / Я. Н. Отений, С. Н. Ольштынский // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2007. - Т. 1. - № 3 (29). - С. 79-82.
Матвеев Ю. И. Формирование структур серого чугуна в зоне лазерного воздействия / Ю. И. Матвеев, С. С. Казаков // Вестник НГИЭИ. - 2011. - Т. 2. - № 1 (2). - С. 41-53.
Ходаковский В. М. Исследование влияния режима лазерной обработки на глубину и структуру упрочнённой зоны чугунных деталей судовых ДВС / В. М. Ходаковский, Е. П. Патенкова, И. И. Кулешов // Вестник Морского государственного университета. - 2016. - № 74. - С. 28-36.
Кулешов И. И. Повышение работоспособности поршневых канавок головок поршней судовых малооборотных двигателей / И. И. Кулешов, В. М. Ходаковский // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 6 (40). - С. 155-168. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-6-155-168.
Zhigalkin V. M. Deformation of semi-brittle materials. strengthening in case of complex loading / V. M. Zhigalkin, O. M. Usol’tseva // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2002. - № 6. - C. 39-46.
Ковальчук Б. И. О деформировании полухрупких тел / Б. И. Ковальчук // Проблемы прочности. - 1982. - № 9. - С. 51-57.
Лалазарова Н. А. Упрочнение твердосплавных резцов для обработки деталей из высокопрочного чугуна методами поверхностного пластического деформирования / Н. А. Лалазарова, Л. И. Путятина, А. В. Щукин // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - № 33. - 2006. - С. 109-111.
Васильев М. А. Нанокристаллизация металлических поверхностей методами интенсивной пластической деформации / М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова // Успехи физ. мет. - 2004. - Т. 5. - С. 345-399.
Мойар Г. Дж. Анализ термических нагрузок на наклёп железнодорожного колеса / Г. Дж. Мойар, Д. Х. Стоун // Износ. - 1991. - Т. 144. - № 1. - С. 117-138.
Грабски М. В. Границы зерен как места скопления дислокаций / М. В. Грабски, Р. Корски // Философский журнал. - 1970. - Т. 22. - № 178. - С. 707-715.
Эйр Т. С. Образование белых слоев на поверхностях трения / Т. С. Эйр, А. Бакстер // Трибология. - 1972. - Т. 5. - № 6. - С. 256-261.
Бауман Г. Сравнение формирования нанофазы при изнашивании поверхности при трении и механическом истирании перлитной стали / Г. Бауман, Ю. Жонг, Г. Дж. Фехт // Наноструктурированные материалы. - 1996. - Т. 7. - № 1-2. - С. 237-244.
Бауман Г. Формирование слоев белого травления на рельсовых дорожках / Г. Бауман, Г. Дж. Фехт, С. Лебельт // Износ. - 1996. - Т. 191. - № 1-2. - С. 133-140.
Об авторах
Кулешов Игорь Игоревич - аспирант
Морской государственный университет имени адмирала Г. И. НевельскогоХодаковский Владимир Михайлович - кандидат технических наук, доцент
Морской государственный университет имени адмирала Г. И. Невельского
