Актуальные проблемы в машиностроении. Том 11. № 3-4. 2024 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты ____________________________________________________________________ 41 Результаты и обсуждение Подбор наиболее рационального варианта проводился путем анализа вышеперечисленных методов закалки по отношению к профилю закаляемой резьбы. При использовании лазерного источника необходимо локализовать зону на боковой стороне, поскольку, чем больше площадь, по которой распределяется энергия, тем удельная мощность на поверхности меньше, так же наибольшая мощность обеспечивается при перпендикулярном расположении лазера к обрабатываемой поверхности. Однако в случае профиля резьбы соблюдение этих условий обеспечит закалку только вершины боковой поверхности профиля (рис. 2 а). Таким образом, для обеспечения термической обработки всего профиля резьбы необходимо повернуть лазер на 30° (рис. 2 б.). Поворот лазера приведет неравномерному распределению энергии по боковой поверхности. а б Рис. 2. Наибольшая обрабатываемая ширина лазерным лучом: а – при перпендикулярном расположении к обрабатываемой поверхности, б – при наклоне лазерного луча к обрабатываемой поверхности Поскольку необходимо фокусировать лазер в одной точке, нужно проводить несколько проходов, это неизбежно приведет к отпуску на границах закаляемых зон из-за температурного перераспределения. Увеличить область облучения лазером можно с помощью перемещения пятна лазера по стороне профиля резьбы c высокой частотой, однако это приведет к ещѐ большим потерям в мощности, учитывая наклон к обрабатываемой поверхности. Так же в таком случае потребуется проектирование и изготовление механизма, осуществляющего высокочастотное перемещение. Кроме того, лазер может обеспечить термическую обработку только одной стороны профиля. В таком случае нужно либо использовать два лазера, каждый из которых сфокусирован на свою боковую сторону, либо после окончания закалки по одной стороне, разворачивать лазер и проводить повторные проходы, но уже по другой стороне профиля резьбы. Благодаря своей форме, плазменная струя может контактировать с обеими сторонами профиля резьбы (рис. 3 а), однако в этом же и заключается недостаток. Распределение тепла в осевом направлении плазменной струи неравномерно, чем ближе к соплу, тем выше температура, кроме того, чтобы обеспечить взаимодействие струи с боковыми сторонами необходимо опустить струю на некоторую глубину. В таком случае часть струи будет сталкиваться с вершинами профиля. Это может привести к оплавлению вершин резьбы, что недопустимо. Чтобы не допустить оплавления, необходимо занизить мощность струи, что в свою очередь не обеспечит должной термической обработки боковых сторон профиля. Если развернуть струю плазмы в направлении одной стороны профиля (рис. 3 б), то в таком случае распределение температуры по стороне профиля будет более равномерным, однако вершина будет расположена ближе к центру струи, из-за чего вероятность оплавления возрастает.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1