Obrabotka Metallov. 2017 no. 1(74)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (74) 2017 46 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Представляют интерес измерения потери массы образцов в ходе лазерного оплавления, так как они могут дать дополнительную инфор- мацию. При малых размерах пятна из-за высокой плотности мощности лазерного излучения поте- ри массы значительно больше, чем при больших размерах пятен (рис. 8). Причем зависимости потери массы от параметров лазерной обработки для отбеленного серого чугуна СЧ20 отличаются от таких же зависимостей, полученных ранее на чугуне нирезист с чешуйчатым графитом [13]. Исследования потери массы (∆ m ) в ходе ла- зерного оплавления велись при варьировании размера пятна ( d ), скорости перемещения лазер- ного луча ( v ) и его мощности ( P ). На рис. 8 при- ведены результаты аппроксимации полученных данных по потере массы образца, отнесенной к длине лазерной дорожки, в зависимости от па- раметра 0.4 / ( ) , P vd который коррелирует с размерами зон лазерного воздействия [21, 22]. Результаты собраны в группы с одинаковыми d и v при варьировании мощности лазерного из- лучения P . Можно видеть, что потеря массы описыва- ется квадратичной зависимостью от параметра 0.4 / ( ) , P vd что отличается от линейной зави- симости, полученной при проведении аналогич- ных экспериментов на чугуне нирезист с чешуй- чатым графитом [13]. 2 / ( ) , /( / ) P dv 0.4 0.4 êÂò ìì ñ Рис. 8. Зависимости потери массы образцов при ла- зерном оплавлении чугуна СЧ20 в исходном отбе- ленном состоянии, отнесенные к длине лазерной до- рожки, от параметра: W /( vd ) 0.4 : 1 – v = 5 мм/с и d = 0,2 мм; 2 – v =10 мм/с и d = 0,2 мм; 3 – v = 20 мм/с и d = 0,2 мм; 4 – v = 5 мм/с и d = 4 мм. На всех кривых P варьируется от 0.6 до 1.0 кВт Можно предположить, что различие в виде кривых, изображенных на рис. 8, и аналогич- ных кривых, приведенных в [13] для чугуна нирезист, связано с особенностями структуры и различиями в механизмах удаления материа- ла. Есть сведения о возможности сублимации графита при лазерной обработке чугунов, с чем связывают образование пор [25]. В настоящей работе образование пор наблюдается только при обработке сфокусированным лучом ( d = 0.2 мм) в нижней части зоны оплавления (рис. 4). Об- разование пор очевидно связано с образованием узкого и глубокого канала проплавления, ниж- няя часть которого при большой скорости пере- мещения луча ( v = 20 мм/с) может оставаться в объеме материала. Это явление наблюдается при лазерной сварке с глубоким проплавлением. При расфокусированном до 2…4 мм лазерном луче и медленном его перемещении поры в зоне оплав- ления не образуются, но при этих режимах мо- гут образовываться трещины, видимые на рис. 3. Выводы 1. После лазерного оплавления чугуна СЧ20 с исходной структурой белого чугуна наблюда- ется заметное повышение микротвердости от HV 50 = 500 в исходном состоянии до HV 50 = 850 в зоне лазерного оплавления. 2. После лазерного оплавления микрострук- тура, так же как и в исходном состоянии, состоит из первичных кристаллов и ледебурита, но в зна- чительно диспергированном виде, что и являет- ся причиной упрочнения. 3. Максимальное упрочнение достигается при максимальных размерах лазерного пятна 4 мм, при которых минимальны потери углерода. При этих же режимах наблюдается образование сравнительно гладких поверхностей одиночных лазерных дорожек. Список литературы 1. Контактная выносливость NiCrBSi покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной на- плавки / Р.А. Саврай, А.В. Макаров, Н.Н. Соболева, И.Ю. Малыгина, А.Л. Осинцева // Обработка ме- таллов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 4 (65). – С. 43–51. 2. Применение метода лазерно-плазменной мо- дификации поверхности металлов для улучшения триботехнических характеристик цилиндров двига-