Obrabotka Metallov. 2017 no. 1(74)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (74) 2017 42 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Результаты и обсуждение Образующийся в процессах лазерного оплав- ления рельеф поверхности в значительной мере определяется явлениями массопереноса рас- плава под действием сил поверхностного на- тяжения. Прежде всего следует отметить пере- нос значительного объема расплава в сторону, противоположную направлению движения луча. При скорости перемещения луча 20 мм/с, диа- метре луча 0,2 мм в результате этого процесса на поверхности образуются периодические струк- туры рельефа (рис. 2). Рис. 3. Вид дорожек лазерного оплавления чугуна CЧ20 при диаметре лазерного пятна 2 мм и скорости перемещения луча 5 мм/с Рис. 2. Вид дорожек лазерного оплавления чугуна CЧ20 при диаметре лазерного пятна 0.2 мм При меньших скоростях и диаметре пятна ла- зера 2 мм поверхность оплавленной зоны выгля- дит сравнительно гладкой (рис. 3). Как видно из рис. 2 и 3, гладкая поверхность достигается в ре- жимах с малой плотностью мощности лазерного излучения 16 кВт/см 2 , а при большой плотности образуется периодический рельеф. Поверхностный периодический рельеф ана- логичен структурам, образующимся на поверх- ности при закалке с оплавлением псевдосплава сталь-медь [18] или при лазерном оплавлении чугуна нирезист [14]. Образуюшийся периоди- ческий рельеф отличается от данных [18], где рельеф имеет форму чередующихся кольцевых гребней, и от данных [14], где рельеф представ- ляет форму вытянутых треугольников. В конце лазерной дорожки во всех случаях зафиксирован короткий отрезок канавки, из которой расплав был перенесен вдоль дорожки назад. Форма об- разующихся валиков примерно одинакова по всей длине дорожек в отличие от нирезиста [14], на котором наблюдался явный перенос расплава вдоль дорожек из горячей зоны расплава назад вдоль дорожки в более холодную зону. Известны два механизма массопереноса в неоднородно локально нагретых расплавах, механизм термокапиллярной конвекции и ме- ханизм капиллярной термоконцентрационной конвекции, которые отличаются особенностями образующегося при этом рельефа [19]. В экс- периментах варьировали диаметр падающего луча и плотность мощности в нем. Диаметр пят- на 0.2 мм при P = 1 кВт соответствовал плотно- сти мощности в пятне 2500 кВт/см 2 , а диаметры 2 и 4 мм 2 – плотности мощности (8…16 кВт/см 2 ), что близко к условиям, полученным в рабо- те [18]. И в [18], и в настоящей работе относи- тельно гладкие поверхности наблюдаются при сравнительно неглубоком оплавлении. Но чугун