DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.54-60
Лазерно-плазмове зміцнення попередньо термооб-роблених деталей автомобільного транспорту в АПК
Об авторах
Ю.О. Ковальчук, доцент, кандидат технічних наук, Уманський національний університет садівництва, м. Умань, Україна, e–mail: temp14053@gmail.com
І.О. Лісовий, доцент, кандидат технічних наук, Уманський національний університет садівництва, м. Умань, Україна, e–mail: lisov.iv.ol@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-1480-1805
Анотація
Наведено результати лазерно-плазмового впливу на структуру та мікротвердість поверхонь звичайної та після термічної обробки гартуванням з низьким та високим відпуском конструкційної сталі 40ХН з різною структурою. В результаті виявлено, що лазерно-плазмова обробка дозволяє проводити зміцнення поверхні даної сталі до високої твердості 9–11 ГПа на глибину близько 0,2 мм. Застосування лазерно-плазмової обробки для зміцнення поверхні можливе на різних етапах технологічного процесу виготовлення або ремонту деталей автомобільного транспорту в АПК.
Ключові слова
лазерна плазма, оптичний пульсуючий розряд, гартування, мікротвердість, деталі автомобільного транспорту в АПК
Повний текст:
PDF
References
1. Zabolotnyi, V.I. & Kovalchuk, Yu.A. (2007). Model otrazhayushchey poverkhnosti lazernogo kanala razvedki informatsii [Model of the reflective surface of the laser intelligence channel]. Prikladnaya radioelektronika – Applied radio electronics, Vol. 6, 3, 432–434 [in Russian].
2. Ogin, P.A. (2015). Struktura i svojstva zon perekrytija pri lazernoj zakalke stalej i chugunov [The structure and properties of overlap zones in laser hardening of steels and cast irons]. Vektor nauki Tol'jattinskogo gosudarstvennogo universiteta – Science vector of Togliatti State University, 2 (32-2), 130-135 [in Russian].
3. Zavoiko, O.S. (2014). Doslidzhennia lazernoho zmitsnennia kolinchatykh valiv ta mekhaniko-termichnoi obrobky pry ruinuvanni na vtomu ta znos [Investigation of laser hardening of crankshafts and mechanical-thermal treatment in case of fatigue and wear destruction]. Fizyka i khimiia tverdoho tila – Physics and Chemistry of the Solid State, Vol. 15, 4, 846-855 [in Ukrainian].
4. Kovalchuk, Yu.O. & Lisovyi I.O. (2018). Doslidzhennya struktury ta mikrotverdosti obroblenoyi lazerom poverkhni chavuniv [Investigation of the structure and microhardness of a laser-treated cast iron surface]. Konstruyuvannya, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiya silskohospodarskykh mashyn: Zahalnoderzhavnyi mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk – Design, manufacture and operation of agricultural machinery: National interagency scientific and technical collection, issue 48, 54–61 [in Ukrainian].
5. Rutkowski, D. & Ambroziak, A. (2014). Effect of laser strengthening on the mechanical properties of car body steels presently used in automotive industry. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 5, 49–57 [in English].
6. Ogin, P.A. (2015). Povyshenie jekspluatacionnyh harakteristik detalej iz chugunov s primeneniem zakalki optovolokonnym lazerom [Improving the performance of parts made of cast iron using hardening with a fiber-optic laser]. Vestnik Nizhegorodskogo gosudarstvennogo inzhenerno-jekonomicheskogo instituta. Serija «Tehnicheskie nauki» – Bulletin of the Nizhny Novgorod State Engineering and Economic Institute. Series «Technical Sciences», 12 (55), 55-58 [in Russian].
7. Kovalchuk, Yu.O., Kravchenko, V.V. & Olyadnichuk, R.V. (2017). Lazerna obrobka detaley silskohospodarskoyi tekhniky z chavunu [Laser processing of parts of agricultural machinery from cast iron]. Visnyk Ukrayinskoho viddilennya Mizhnarodnoyi akademiyi ahrarnoyi osvity – Bulletin of the Ukrainian branch of the International Academy of Agrarian Education, issue 5, 92–99 [in Ukrainian].
8. Tokarev, A., Bataeva, Z., Grachev, G., Smirnov, A., Khomyakov, M. & Gerber, A. (2015). Laser-plasma treatment of structural steel. Applied Mechanics and Materials, Vol. 788, 58–62 [in English].
9. Rykalin, N.N. & Uglov, A.A. (1981). Lazerno-plazmennaya obrabotka metallov pri vysokikh davleniyakh gazov [Laser-plasma processing of metals at high gas pressures]. Kvantovaya elektronika – Quantum electronics, Vol. 8, 6, 1193–1201 [in Russian].
10. Schaaf, P. (2002). Laser nitriding of metals. Progress in Materials Science, Vol. 47, 1–161 [in English].
11. Hoche, D., Schikora, H., Zutz, H., Queitsch, R., Emmel, A. & Schaaf, P. (2008). Microstructure of TiN coatings synthesized by direct pulsed Nd:YAG laser nitriding of titanium: Development of grain size, microstrain, and grain orientation. Applied Physics A, Vol. 91, 305–314 [in English].
12. Bagaev, S.N., Grachev, G.N., Smirnov, A.L., Khomyakov, M.N., Tokarev, A.O. & Smirnov, P.Yu. (2014). Primeneniye metoda lazerno-plazmennoy modifikatsii poverkhnosti metallov dlya uluchsheniya tribotekh¬nicheskikh kharakteristik tsilindrov dvigateley vnutrennego sgoraniya [Application of the method of laser-plasma modification of the surface of metals to improve the tribotechnical characteristics of cylinders of internal combustion engines]. Obrabotka metallov – Metal processing, 1 (62), 14–23 [in Russian].
13. Bagaev, S.N., Grachev, G.N., Smirnov, A.L., Khomyakov, M.N. & Tokarev, A.O. (2014). Modifikatsiya poverkhnosti serogo chuguna metodom lazerno-plazmennoy obrabotki [Modification of the surface of gray cast iron by laser-plasma treatment]. Aktualnye problemy v mashinostroyenii: materialy pervoy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (26 marta 2014 goda) – Actual problems in mechanical engineering: materials of the first international scientific and practical conference, 1. (pp. 229–235). Novosibirsk: Izdatelstvo NGTU [in Russian].
14. Bagaev, S.N., Grachev, G.N., Smirnov, A.L., Khomyakov, M.N., Tokarev, A.O., Bataeva Z.B. et al. (2016). Vliyaniye predvaritelnoy termoobrabotki konstruktsionnoy stali na effekt uprochneniya pri lazerno-plazmennom vozdeystvii [Influence of preliminary heat treatment of structural steel on the hardening effect under laser-plasma action]. Aktualnye problemy v mashinostroyenii: materialy tretyey mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (30 marta 2016 goda) – Actual problems in mechanical engineering: materials of the third international scientific and practical conference, 3.(pp. 389–397). Novosibirsk: Izdatelstvo NGTU [in Russian].
Пристатейна бібліографія
- Заболотный В.И., Ковальчук Ю.А. Модель отражающей поверхности лазерного канала разведки информации. Прикладная радио¬электроника. 2007. Т. 6, № 3. С. 432–434.
- Огин П.А. Структура и свойства зон перекрытия при лазерной закалке сталей и чугунов. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2 (32-2). С. 130–135.
- Завойко О.С. Дослідження лазерного зміцнення колінчатих валів та механіко-термічної обробки при руйнуванні на втому та знос. Фізика і хімія твердого тіла. 2014. Т. 15. № 4. С. 846–855.
- Ковальчук Ю.О., Лісовий І.О. Дослідження структури та мікротвердості обробленої лазером поверхні чавунів. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Загальнодерж. міжвідомч. наук.-техн. зб. 2018. Вип. 48. С. 54–61.
- Rutkowski, D., Ambroziak, A. Effect of laser strengthening on the mechanical properties of car body steels presently used in automotive industry. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa. 2014. № 5, 49–57.
- Огин П.А. Повышение эксплуатационных характеристик деталей из чугунов с применением закалки оптоволоконным лазером. Вестник Нижегородского государственного инже¬нерно-экономического института. Серия «Технические науки». 2015. № 12 (55). С. 55–58.
- Ковальчук Ю.О., Кравченко В.В., Оляднічук Р.В. Лазерна обробка деталей сільськогосподарської техніки з чавуну. Вісник Українського відділення Міжнародної академії аграрної освіти. 2017. Вип. 5. С. 92–99.
- Laser-plasma treatment of structural steel / A. Tokarev et al. Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 788. P. 58–62.
- Рыкалин Н.Н., Углов А.А. Лазерно-плазменная обработка металлов при высоких давлениях газов. Квантовая электроника. 1981. Т. 8. № 6. С. 1193–1201.
- Schaaf P. Laser nitriding of metals. Progress in Materials Science. 2002. Vol. 47. Р. 1–161.
- Microstructure of TiN coatings synthesized by direct pulsed Nd:YAG laser nitriding of titanium: Development of grain size, microstrain, and grain orientation / D. Hoche et al. Applied Physics A. 2008. Vol. 91. P. 305–314.
- Применение метода лазерно-плазменной модификации поверхности металлов для улучшения триботехнических характеристик цилиндров двигателей внутреннего сгорания / Багаев С.Н. и др. Обработка металлов. 2014. № 1 (62). С. 14–23.
- Модификация поверхности серого чугуна методом лазерно-плазменной обработки / Багаев С.Н. и др. Актуальные проблемы в машиностроении: материалы первой междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 26 марта 2014). Новосибирск, 2014. № 1. С. 229–235.
- Влияние предварительной термообработки конструкционной стали на эффект упрочнения при лазерно-плазменном воздействии / Багаев С.Н. и др. Актуальные проблемы в машиностроении: материалы третьей междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 30 марта 2016). Новосибирск, 2016. № 3. С. 389–397.
Copyright (c) 2021 Ю.О. Ковальчук, І.О. Лісовий
Лазерно-плазмове зміцнення попередньо термооб-роблених деталей автомобільного транспорту в АПК
Об авторах
Ю.О. Ковальчук, доцент, кандидат технічних наук, Уманський національний університет садівництва, м. Умань, Україна, e–mail: temp14053@gmail.com
І.О. Лісовий, доцент, кандидат технічних наук, Уманський національний університет садівництва, м. Умань, Україна, e–mail: lisov.iv.ol@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-1480-1805
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFReferences
1. Zabolotnyi, V.I. & Kovalchuk, Yu.A. (2007). Model otrazhayushchey poverkhnosti lazernogo kanala razvedki informatsii [Model of the reflective surface of the laser intelligence channel]. Prikladnaya radioelektronika – Applied radio electronics, Vol. 6, 3, 432–434 [in Russian].
2. Ogin, P.A. (2015). Struktura i svojstva zon perekrytija pri lazernoj zakalke stalej i chugunov [The structure and properties of overlap zones in laser hardening of steels and cast irons]. Vektor nauki Tol'jattinskogo gosudarstvennogo universiteta – Science vector of Togliatti State University, 2 (32-2), 130-135 [in Russian].
3. Zavoiko, O.S. (2014). Doslidzhennia lazernoho zmitsnennia kolinchatykh valiv ta mekhaniko-termichnoi obrobky pry ruinuvanni na vtomu ta znos [Investigation of laser hardening of crankshafts and mechanical-thermal treatment in case of fatigue and wear destruction]. Fizyka i khimiia tverdoho tila – Physics and Chemistry of the Solid State, Vol. 15, 4, 846-855 [in Ukrainian].
4. Kovalchuk, Yu.O. & Lisovyi I.O. (2018). Doslidzhennya struktury ta mikrotverdosti obroblenoyi lazerom poverkhni chavuniv [Investigation of the structure and microhardness of a laser-treated cast iron surface]. Konstruyuvannya, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiya silskohospodarskykh mashyn: Zahalnoderzhavnyi mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk – Design, manufacture and operation of agricultural machinery: National interagency scientific and technical collection, issue 48, 54–61 [in Ukrainian].
5. Rutkowski, D. & Ambroziak, A. (2014). Effect of laser strengthening on the mechanical properties of car body steels presently used in automotive industry. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 5, 49–57 [in English].
6. Ogin, P.A. (2015). Povyshenie jekspluatacionnyh harakteristik detalej iz chugunov s primeneniem zakalki optovolokonnym lazerom [Improving the performance of parts made of cast iron using hardening with a fiber-optic laser]. Vestnik Nizhegorodskogo gosudarstvennogo inzhenerno-jekonomicheskogo instituta. Serija «Tehnicheskie nauki» – Bulletin of the Nizhny Novgorod State Engineering and Economic Institute. Series «Technical Sciences», 12 (55), 55-58 [in Russian].
7. Kovalchuk, Yu.O., Kravchenko, V.V. & Olyadnichuk, R.V. (2017). Lazerna obrobka detaley silskohospodarskoyi tekhniky z chavunu [Laser processing of parts of agricultural machinery from cast iron]. Visnyk Ukrayinskoho viddilennya Mizhnarodnoyi akademiyi ahrarnoyi osvity – Bulletin of the Ukrainian branch of the International Academy of Agrarian Education, issue 5, 92–99 [in Ukrainian].
8. Tokarev, A., Bataeva, Z., Grachev, G., Smirnov, A., Khomyakov, M. & Gerber, A. (2015). Laser-plasma treatment of structural steel. Applied Mechanics and Materials, Vol. 788, 58–62 [in English].
9. Rykalin, N.N. & Uglov, A.A. (1981). Lazerno-plazmennaya obrabotka metallov pri vysokikh davleniyakh gazov [Laser-plasma processing of metals at high gas pressures]. Kvantovaya elektronika – Quantum electronics, Vol. 8, 6, 1193–1201 [in Russian].
10. Schaaf, P. (2002). Laser nitriding of metals. Progress in Materials Science, Vol. 47, 1–161 [in English].
11. Hoche, D., Schikora, H., Zutz, H., Queitsch, R., Emmel, A. & Schaaf, P. (2008). Microstructure of TiN coatings synthesized by direct pulsed Nd:YAG laser nitriding of titanium: Development of grain size, microstrain, and grain orientation. Applied Physics A, Vol. 91, 305–314 [in English].
12. Bagaev, S.N., Grachev, G.N., Smirnov, A.L., Khomyakov, M.N., Tokarev, A.O. & Smirnov, P.Yu. (2014). Primeneniye metoda lazerno-plazmennoy modifikatsii poverkhnosti metallov dlya uluchsheniya tribotekh¬nicheskikh kharakteristik tsilindrov dvigateley vnutrennego sgoraniya [Application of the method of laser-plasma modification of the surface of metals to improve the tribotechnical characteristics of cylinders of internal combustion engines]. Obrabotka metallov – Metal processing, 1 (62), 14–23 [in Russian].
13. Bagaev, S.N., Grachev, G.N., Smirnov, A.L., Khomyakov, M.N. & Tokarev, A.O. (2014). Modifikatsiya poverkhnosti serogo chuguna metodom lazerno-plazmennoy obrabotki [Modification of the surface of gray cast iron by laser-plasma treatment]. Aktualnye problemy v mashinostroyenii: materialy pervoy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (26 marta 2014 goda) – Actual problems in mechanical engineering: materials of the first international scientific and practical conference, 1. (pp. 229–235). Novosibirsk: Izdatelstvo NGTU [in Russian].
14. Bagaev, S.N., Grachev, G.N., Smirnov, A.L., Khomyakov, M.N., Tokarev, A.O., Bataeva Z.B. et al. (2016). Vliyaniye predvaritelnoy termoobrabotki konstruktsionnoy stali na effekt uprochneniya pri lazerno-plazmennom vozdeystvii [Influence of preliminary heat treatment of structural steel on the hardening effect under laser-plasma action]. Aktualnye problemy v mashinostroyenii: materialy tretyey mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (30 marta 2016 goda) – Actual problems in mechanical engineering: materials of the third international scientific and practical conference, 3.(pp. 389–397). Novosibirsk: Izdatelstvo NGTU [in Russian].
Пристатейна бібліографія
- Заболотный В.И., Ковальчук Ю.А. Модель отражающей поверхности лазерного канала разведки информации. Прикладная радио¬электроника. 2007. Т. 6, № 3. С. 432–434.
- Огин П.А. Структура и свойства зон перекрытия при лазерной закалке сталей и чугунов. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2 (32-2). С. 130–135.
- Завойко О.С. Дослідження лазерного зміцнення колінчатих валів та механіко-термічної обробки при руйнуванні на втому та знос. Фізика і хімія твердого тіла. 2014. Т. 15. № 4. С. 846–855.
- Ковальчук Ю.О., Лісовий І.О. Дослідження структури та мікротвердості обробленої лазером поверхні чавунів. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Загальнодерж. міжвідомч. наук.-техн. зб. 2018. Вип. 48. С. 54–61.
- Rutkowski, D., Ambroziak, A. Effect of laser strengthening on the mechanical properties of car body steels presently used in automotive industry. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa. 2014. № 5, 49–57.
- Огин П.А. Повышение эксплуатационных характеристик деталей из чугунов с применением закалки оптоволоконным лазером. Вестник Нижегородского государственного инже¬нерно-экономического института. Серия «Технические науки». 2015. № 12 (55). С. 55–58.
- Ковальчук Ю.О., Кравченко В.В., Оляднічук Р.В. Лазерна обробка деталей сільськогосподарської техніки з чавуну. Вісник Українського відділення Міжнародної академії аграрної освіти. 2017. Вип. 5. С. 92–99.
- Laser-plasma treatment of structural steel / A. Tokarev et al. Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 788. P. 58–62.
- Рыкалин Н.Н., Углов А.А. Лазерно-плазменная обработка металлов при высоких давлениях газов. Квантовая электроника. 1981. Т. 8. № 6. С. 1193–1201.
- Schaaf P. Laser nitriding of metals. Progress in Materials Science. 2002. Vol. 47. Р. 1–161.
- Microstructure of TiN coatings synthesized by direct pulsed Nd:YAG laser nitriding of titanium: Development of grain size, microstrain, and grain orientation / D. Hoche et al. Applied Physics A. 2008. Vol. 91. P. 305–314.
- Применение метода лазерно-плазменной модификации поверхности металлов для улучшения триботехнических характеристик цилиндров двигателей внутреннего сгорания / Багаев С.Н. и др. Обработка металлов. 2014. № 1 (62). С. 14–23.
- Модификация поверхности серого чугуна методом лазерно-плазменной обработки / Багаев С.Н. и др. Актуальные проблемы в машиностроении: материалы первой междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 26 марта 2014). Новосибирск, 2014. № 1. С. 229–235.
- Влияние предварительной термообработки конструкционной стали на эффект упрочнения при лазерно-плазменном воздействии / Багаев С.Н. и др. Актуальные проблемы в машиностроении: материалы третьей междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 30 марта 2016). Новосибирск, 2016. № 3. С. 389–397.