LABORATORIUM LTM
Temat: Laserowa obróbka powierzchniowa.
Data: 22. 05. 1997	Wykonał: POLAK GRZEGORZ	Grupa: 23 B

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z laserową technologią utwardzania powierzchni

Laserowa obróbka powierzchniowa obejmuje:

1. Hartowanie.

2. Stapianie warstwy powierzchniowej.

3. Wzbogacanie warstwy powierzchniowej w składniki stopowe.

4. Nakładanie warstwy powierzchniowej.

Hartowanie powierzchniowe jest procesem termicznym związanym ze zlokalizowanymi na powierzchni przedmiotu przemianami fazowymi zachodzącymi w polikrystalicznych materiałach metalicznych .

Procesy zachodzące przy hartowaniu to:

-przejście fazowe(zarodkowanie i wzrost kryształów)

-dyfuzja .

W procesie tym zaangażowane są bardzo małe masy materiału . Powoduje to, że szybkości ochładzania i nagrzewania są znacznie szybsze . Czas dla dyfuzji i przemian fazowych jest również krótki. Dlatego też hartowanie powierzchniowe nie wymaga na ogół dodatkowego chłodzenia i wystarcza chłodzenie naturalne z odprowadzaniem ciepła przez przewodnictwo metalu.

Stapianie warstwy powierzchniowej różni się tym, że nagrzewamy powierzchnię powyżej temperatury topnienia. Celem tego procesu jest ujednorodnienie warstwy, przy czym szybkie chłodzenie prowadzi do powstawania struktury drobnoziarnistej.

Gdy chcemy wzbogacić warstwę powierzchniową w składniki stopowe to postępujemy jak w przypadku topienia warstwy wierzchniej, tylko nakładamy dodatkowo w czasie procesu lub przed przystąpieniem do niego warstwę składnika stopowego. Możemy to uczynić nakładając dany pierwiastek w postaci pasty, cieczy, poprzez natrysk, cienką folię i in. Materiały topią się razem, przez co wzbogacają warstwę powierzchniową w dany składnik na głębokości przetopienia. Ważne jest, aby własności materiału i warstwy składnika były jednakowe, szczególnie ich temperatura topnienia. Zbyt wysoka temperatura topnienia warstwy składnika powoduje nierównomierny jego rozkład w wierzchniej warstwie materiału wzbogacanego w postaci wtrąceń, a więc nierównomierność rozkładu własności mechanicznych. Zbyt niska - powoduje wyparowanie.

Przy nakładaniu warstwy wierzchniej postępuje się podobnie jak przy wzbogacaniu. Wierzchnią warstwę materiału nadtapia się na pewnej głębokości w celu dobrego i trwałego połączenia z warstwą nakładaną. Nowa warstwa zazwyczaj charakteryzuje się innymi własnościami.

Laserowe powlekanie powłokami jest precyzyjną metodą stosowaną dla nadawania warstwie wierzchniej przedmiotu specjalnych cech:

-odporność na ścieranie i zużycie ,

-odporność na oddziaływanie chemiczne,

-walorów estetycznych.

Proces ten pozwala uzyskać na powierzchni przedmiotu warstwy wierzchnie o wysokiej jakości , wolne porowatości przy małej dyfuzji materiału podkładowego , ale z doskonałą do niego przyczepnością.

Najczęściej jako materiał powlekający stosuje się proszek metaliczny. Występują zasadniczo dwie metody powlekania :

-na pow. umieszcza się wcześniej warstwę proszku,

-proszek wdmuchuje się wraz z gazem obojętnym do wiązki laserowej.

Tabela pomiarowa:

Materiał	Grubość [mm]	Moc P.[W]	Częstotliwość F[Hz]	Prędkość V [mm/min]	Twardość Vickersa HV10	Sreednia twardość	Sprawność η[%]
ST 45	5 5	530 1200	3000 3000	1000 1000	228;219;216 441;454;446	221,6 447,6	10 20
ST 45	5 5	1830 2500	3000 3000	1000 1000	724;627;592 743;681;634	647,6 686	30 40
ST 45	5 5	3000 6100	3000 3000	1000 1000	742;698;665 762;782;757	701,6 767	50 100

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonego w części praktycznej ćwiczenia procesu hartowania możemy uznać obróbkę laserową za bardzo precyzyjną. O jej walorach świadczą m.in. wymienione wcześniej zalety, głównie to, że jest to obróbka bezdotykowa umożliwiająca hartowanie miejscowe i cienkich warstw.

Z przeprowadzonych pomiarów oraz badań widać wyraźnie , iż wraz ze wzrostem mocy rośnie twardość badanego materiału. łatwo też zauważyć , że ze wzrostem mocy rośnie sprawność obrabiarki laserowej. Z przeprowadzonych pomiarów mogę wnioskować , iż najlepsze właściwości ma próbka , do której utwardzenia powierzchni użyto największej mocy.

Cechy laserowej obróbki powierzchniowej to:

- czystość chemiczna ,

- dobra sterowność ,

- proces bezdotykowy ,

- łatwość automatyzacji

Podsumowując laserową obróbkę powierzchniową można uznać za bardzo precyzyjną, mało czasochłonną w porównaniu z metodami konwencjonalnymi przez co i konkurencyjną.

---