Ocena efektów odpuszczania laserowego zahartowanego objętościowo żeliwa sferoidalnego

• Autorzy: Paczkowska M. , Okoniewicz P. , Piasecki A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.15

Warianty tytułu

EN

The evaluation of the effect of laser annealing of through hardened nodular iron

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prezentowane wyniki badań dotyczą konstytuowania warstwy wierzchniej elementów żeliwnych. Celem badań była ocena możliwości wykorzystania nagrzewania wiązką laserową do aktywowania procesów odpuszczania zahartowanego elementu bez pojawienia się przy powierzchni stref przetopionych lub ponownie zahartowanych ze stanu stałego. Obróbkę wykonano za pomocą lasera molekularnego CO2 Trumpf TLF 2600 o pracy ciągłej. Podczas obróbki rejestrowano temperaturę powierzchni nagrzewanego elementu. Efekty obróbki oceniono na podstawie analizy mikrostruktury i twardości warstwy wierzchniej. Przeprowadzone badania pozwoliły ustalić, że gęstość mocy wiązki laserowej, której następstwem było wystąpienie procesów odpuszczania to 7,5 (bez występowania stref zahartowanych) i 9·102 W·cm–2 (z wystąpieniem niewielkiej strefy zahartowanej przy powierzchni) dla zastosowanego czasu oddziaływania wiązki laserowej na materiał 3,74 s. Zmniejszenie twardości osnowy w warstwie wierzchniej wyniosło ok. 200 HV0,1. Po zastosowaniu mniejszej gęstości mocy — ok. 5,5·102 W·cm–2 nie odnotowano zmniejszenia twardości. Wyniki prezentowanych badań pozwoliły stwierdzić, że jest możliwe wytworzenie strefy odpuszczonej w przypadku zahartowanych wcześniej elementów żeliwnych za pomocą nagrzewania laserowego, ale osiągnięcie tego wymaga większej precyzji w doborze parametrów obróbki niż w przypadku obróbek związanych z utwardzaniem warstwy wierzchniej.

EN

Presented research results concern designing aspects of surface layer of cast iron parts. The aim of presented research was to estimate the possibilities of laser heating for annealing processes without appearing of the remelted zone or the zone hardened from the solid state near the surface. Laser treatment was performed with CO2 Trumpf TLF 2600 molecular laser with continuous wavelength. During the laser treatment surface temperature was recorded. The results of performed treatment were estimated on the base of microstructure analysis and microhardness measurements. The carried out research enabled to state, that the power densities which caused annealing processes (without reherdened zones presence) is 7.5 and 9·102 W·cm–2 (with thin hardened layer) for 3.74 s interaction time. The decrease of matrix microhardness in the surface layer was approx. 200 HV0.1. In case of application lower power density — about 5.5·102 W·cm–2 no microhardness changes was recorded. The results of presented research enable to state, that creation of annealed zone (as only one modified zone in surface layer) in case of hardened cast iron parts is possible by laser heating. However, it requires more precision in laser treatment parameters selection, than in case of treatments involving surface layer hardening.

Słowa kluczowe

PL

żeliwo sferoidalne; odpuszczanie laserowe; twardość

EN

nodular iron; laser annealing; hardness

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 423--427
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Paczkowska M.

• Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Okoniewicz P.

• Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Piasecki A.

• Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [2] Major B.: Ablacja i osadzanie laserem impulsowym. Akapit, Kraków (2002).
• [3] Kusiński J.: Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej. Akapit, Kraków (2000).
• [4] Kusiński J.: Zmiany struktury i własności mechanicznych stali pod wpływem obróbki laserowej. Metalurgia i Odlewnictwo, Zeszyty naukowe 132, Kraków (1989).
• [5] Dobrzański L. A., Dobrzańska-Danikiewicz A.: Obróbka powierzchni materiałów inżynierskich. Open Access Library, Vol. 5, Gliwice (2011).
• [6] Napadłek W., Przetakiewicz W.: Wpływ obróbki laserowej na właściwości wybranych elementów silnika spalinowego. Inżynieria Materiałowa 5 (2002) 547÷553.
• [7] Kulka M., Makuch N., Pertek A., Piasecki A.: Microstructure and properties of borocarburized and laser-modified 17CrNi6-6 steel. Optics & Laser Technology 44 (2012) 872÷881.
• [8] Paczkowska M., Ratuszek W., Waligóra W.: Microstructure of laser boronized nodular iron. Surface & Coatings Technology 205 (2010) 2542÷2545.
• [9] Li Z., Shang J., Liu B., Fei B.: Electrochemically indicted surface annealing without electrolyte immersion and its influence on pitting resistance. Surface and Coating Technology 202 (2008) 4830÷4833.
• [10] Liu L., Hirose A., Kobayashi K. F.: A numerical approach for predicting laser surface annealing process of Inconel 718. Acta Materiala 50 (2002) 1331÷1347.
• [11] Wang H. M., Bergman H. W.: Annealing laser-melted ductile iron by pulsed Nd: Yag laser radiation. Materials Science and Engineering A196 (1995) 171÷176.
• [12] Paczkowska M.: Ocena skutków laserowego ulepszania cieplnego warstwy powierzchniowej elementów z żeliwa sferoidalnego. Inżynieria Materiałowa 4 (2011)658÷661.
• [13] Colaco R. Vilar: Effect of laser surface melting on the tempering behavior of X42Cr13 stainless tool steel. Scripta Materialia 38 (1998) 107÷113.