POWIERZCHNIOWEHARTOWANIE LASEROWEST ALI DLA

Transkrypt

1 Soidific:acioG o(meas and Aoys, No.36, 998 JC~ Meeai i Słcpów. Nr 36,998 PAN - Odłział JC.atowice PL ISSN POWIERZCHNIOWEHARTOWANIE LASEROWEST ALI DLA NARZĘDI SKRAWAJĄCYCH POCHMURSKA Anna, BONaYK A Instytut Probemów Stosowanych Mecba.niki i Matematyki Akademii Nauk Ukrainy, u.naukowa Jb, Lwów, Ukraina ARABSKI Yu. Fisyko-Mecbnicznyj Instytut Akademii Nauk Ukrainy, u.nadcowa 5, Lwów, Ukraina ARABSKI R. Ukrainska Akademia Drukarstwa, u.podwana 24, Lwów, Ukraina. WPOW ADZENIE Wsród narzędzi skrawających w przemyśe poigraficznym są szeroko stosowane różnego typu wykrojniki w -których stosowane są zwyke noże dwóch typów - z ostrymi ub zaoaągonymi krawędziami. W obu przypadkach wymagania do materiału są jednakowe - taśma stosowana do produkowania noży musi miec dostateczną giętkość żeby mimąc pękania w trakcie zginania oraz dobrą stabiność krawędzi. W tym ceu została podjęta próba zastosowania obróbki aserowej impusowej jak również ciągłej. 2. MATERIAŁ Y I METODY BADAŃ Przedmiotem badań były próbki przygotowane z taśmy staowej wacowanej na zimno skład cherniemy której podano w tabicy. Próbki miały kształt paska o romńarach 0.8x27xSOO mm. Naświetanie aserowe prowadzono na krawędż taśmy.

2 28.. LI '~ ~ ~ f--j f_ k. f DO 250 3t !0 50) a r-~./... ~ ZiO coo b ~.- - '7 i i! 8 - V ~ i.._ c.-.. Rys.. Struktura przekroju oraz ro zkład mikrotwardośći warstwy wierzchniej krawędzi taśmy nagrzewanej aserem o dsiałniu ciągłym (P=800 W) da różnych prędkośći skanowania: a - mm/s; b - 30 mm/s; c - 50 mm/s.

3 c A 29 o B i IJ! /f A - B LII v-.. -J ~ o DO :50 co " I ~ r7 r C - O 7 - re... o 50 aj 50 2DD 2SO D !J - Rys. 2. Struktura przekroju oraz rozkład mikrotwardośći warstwy wierchniej krawędzi taśmy ze stai 65G naświetianej aserem o dsiałniu impusowym: E= 2,5 J/mm2, t= 0.8 ms.

4 K.ys. j _ Mikrostruktura skaningowa warstwy wierzchniej_z ł arriu krawędzi taśmy ze stai 6SG po obróbce aserowej ciągej (a-f) jak impusowej (g,j): a (xisoo), b (xisoo)- P = 800 W; v=20 mm/s; c (x 500), d (x500) - P = 800 W; v = 30 mm/s; e (x350), f(x3soo)- P = 800 W; v = 50 mm/s; g (x200), h(x3soo)- E= 2,5 J/mm2, t= 0.8 ms.

5 22 Skład chemiczny stai Tabica. Pierwias c Mn S i tek % , Cr Ni s <0.2 <0.25 < p < Fe Reszta Do badań stosowano aser tecmoogicmy C~ ( A. = 0.6 J.D) o działaniu ciągłym "Katuń" o mocy kw z możiwością programowania w czasie, wartości mocy oraz przesuwy stołu wzdłuż osi x i y. Średnica pamki wiazk:i aserowej podczas badań wynosiła około 3 mm. Procesy hartowania przeprowadzane były z różnymi prędkościami w zakresie 0-50 mm/s. Da porównania obróbkę aserową próbek prowadzono również przy pomocy asera impusowego Nd-YAGGOS-300 (A.=.06 J.D; E= 300 J; t= ms). Badania mikrostruktury przy pomocy mikroskopu optycmego "Metaopan" firmy "Leitz" przeprowadzono na zgładach metaografiemych wykonanych w płaszezyznie prostopadłej do nagrzewanej powierzchni próbek. Pomiary mikrotwardości przeprowadzono przy pomocy mikrotwadościomierza PMT-3. Fraktograficzna anaiza prowadzona była przy pomocy sjamingowego mikroskopu TS- 20 na złomach otrzymanych na specjaistycmym urządzeniu do łamania próbek, które umieszczano bespośrednio w komorze próżniowej mikroskopu eejd!onowego Auger "JampOs" firmy "Jeo". Przy jego pomocy był również badany rozkład pierwiastków na złomach próbek.. 3. WYNIKI BADAŃ Przeprowadzono badania struktury przekroju warstwy wierzchniej krawędzi taśmy nagrzewanej aserowo o działaniu ciągłym. W miarę zwiększenia prędkości skanowania od 20 do 50 mm/s przy stałej wartości gęstości mocy promieniowania około Io5 Wtcm2, obserwujemy zmniejszenie głębokości strefy zahartowanej od prawie 500 do 70 J.D (Rys. ). Anaiza struktwy przetopionej warstwy wykazała dużą jednorodność. Jest ona zbudowana z bardzo drobnych kryształów koumnowych, których wewnętrzną strukturę stanowił martenzyt i szczątkowy austenit. Z uwagi na niewieką obiętość przetopionej strefy, kryształy rosną prostopade do podłoża i do nagrzewanej powierzchni. Jednocześnie ze wzrostem prędkości skanowania obserwujemy zwiększenie twardości od 750 MPa przy 20 mm/s do 50 MPa przy 50 mm/s. NagJ"zeWanie próbek aserem impusowym prowadzono w sposób poegający na zachodzeniu na siebie koejnych nagrzewanych obszarów w stopniu od 30 do 700/o. Rezutatem takiej obróbki, oprócz macmego zwiekszenia chropowatości nagrzewanej powierzchni, jest również to, że struktura strefy wpływu ciepła ma złożony charakter. Każdy następny impus prowadzi do częściowego odhartowywania strefy uprzednio zahartowanej. Potwierdza to rozkład mikrotwardości (Rys. 2).

6 222 Da chanktcrystyk ekspoatacyjnych materiałów wiekie maczenie ma nie tyko mikrotwardość ae również kruchość materiału oraz jego skłonność do pękania. Na fotografiach (Rys. 3) przedawiono fraktogramy złomów krawędzi taśmy u stai 65G po obróh9e aserowej. Charakter niszczenia mateńału okreśa się jego uformowaną strukturą w zaetności od czasowo-energetycmych parametrów wiązki aserowej. Jak zaznaczono wyżej, przy nagrzewaniu próbek aserem o pracy ciągłej, zmiennym parametrem była prędkość skanowania wiązki aserowej. Anaiza metaograficma oraz badania mikrotwardości wykazują podobieństwo właściwości warstw wierzchnich uzyskanych przy różnych wartościach prędkości skanowania wiązki aserowej. Natomiast fraktogramy złomów różnią się istotnie. Przy obróbce powierzchni materiału wiązką aserową z małymi prędkościami skanowania (20 mm/s) wytwarza się gruboziarnista struktura. Na powierzchni rozmiary ziaren zwiększają się. Wobec tego spostrzegamy interaystaicme jak i transkrystaic-u pęknięcia (Rys 3. a, b). W miarę zwiększenia prędkości skanowania (do 30 mm/s) obserwujemy oprócz zmniejszenia grubości strefy zahartowanej (do 250 J.UD.) również zmniejszenie rozmiarów ziaren. Charakter pębnia jest podobny. Ae iość mikropęknięć macmie się zmniejsza przy czym przeważają pęknięcia interaystaicme (Rys. 3 c, d). Brak przetopienia spostrzegamy przy prędkościach skanowania od 50 mm/s. Grubość warstwy zahartowanej wynosi około 50 J.UD. Mechanizm pębnia zmienia się na epko-pastycmy (Rys 3. e, t). W odróżnieniu od obróbki ciągłej, przy impusowym naświetaniu pomimo, że proces hartowania zachodzi u stanu ciekłego, mechanizm pęknięcia ma charakter epko-pastycmy. Przyczyną tego jest macmie większa prędkość odprowadzenia ciepła, co powoduje fonnowanie się bardzo drobnoziarnistej struktury strefy zahartowanej (Rys. 3 g, h). 4. PODSUMOW ANIE Przedstawione wyniki wykazują że po obróbce aserowej z wykorzystaniem aserów o pracy ciągłej jak również impusowej, w warstwie wierzchnej materiału następuje wyraźny wzrost twardości. Mechanizm niszczenia modyfikowanych warstw zaeży w głównej mierze od przebiegu krzepnięcia i przemian fazowych w strefe zahartowanej.