Numeryczna analiza procesu obróbki laserowej w aspekcie badań materiałowych

• Autorzy: Bień A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.3.10

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of laser processing in the aspect of material tests

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej metodą elementów skończonych (MES) procesu punktowego oddziaływania impulsowej wiązki laserowej na stal C80U. Wyniki obliczeniowe w postaci rozkładu temperatury w materiale uzyskane w okresie stabilizacji procesu porównano z eksperymentalnymi wynikami określającymi stan materiału po procesie. Na bazie tych dwóch metod uzyskano zarówno informacje o przebiegu procesu (MES), jak i zmianach mikrostrukturalnych w materiale jakie powstały w wyniku procesu oddziaływania wiązki laserowej. Wyniki otrzymane metodą numeryczną pozwoliły na interpretację zachodzących zmian w materiale podczas procesu, jak i wyjaśnienie przyczyn ukonstytuowania mikrostruktury po schłodzeniu materiału. Zastosowanie dwóch metod pozwoliło na dokładniejsze rozpoznanie przebiegu procesu i uzyskanych efektów.

EN

The paper presents the results of a numerical analysis by the finite element method (FEM) of the point effect of a pulse laser beam on C80U steel. The obtained computational results in the form of temperature distribution in the material, obtained during the stabilization process, were compared with experimentally obtained results, defining the state of the material after the process. Based on these two methods, information was obtained on both the course of the process (FEM) and microstructural changes in the material which arose as a result of the laser beam energy effect. The results acquired by the numerical method allowed changes occurring in the material during the process to be interpreted and explain the causes of microstructure formation after material cooling. The application of two methods allowed more accurate identification of the course of the process and the obtained effects.

Słowa kluczowe

PL

stal; laser; analiza numeryczna; eksperyment; mikrostruktura

EN

steel; laser; numerical analysis; experiment; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 3
• Strony: 143--147
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bień A.

• Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie

Bibliografia

• [1] Szargut J.: Modelowanie numeryczne pól temperatury. WNT, Warszawa (1992).
• [2] John F. Ready (Editor in Chief): LIA Handbook of laser materials processing. Laser Institute of America. Magnolia Publishing, Inc., (2001) 715.
• [3] Staub F. i inni: Metaloznawstwo. Wydawnictwo Śląsk, Katowice (1978).
• [4] Buric M. P., Falk J., Woodruff S. D.: 2010. Conversion of a TEM10 beam into two nearly Gaussian beams. Applied Optics 49 (4) (2010) 739÷744.
• [5] Bień A.: Laserowa modyfikacja warstwy wierzchniej materiału i jej wpływ na propagację pęknięć zmęczeniowych w aspekcie mikrostrukturalnym. Rozprawy i monografie 189, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, Olsztyn (2013) 160.
• [6] Bień A.: Analiza zmian temperatury w warstwie wierzchniej stali podczas impulsowego oddziaływania wiązki laserowej. Inżynieria Materiałowa 5 (201) (2014) 354÷357.
• [7] Bień A., Dacko A., Osiński J., Szot A.: Modelowanie numeryczne procesu laserowej obróbki. Przegląd Mechaniczny 6 (2004) 16÷19.
• [8] Didenko T., Siwek A., Kusiński J.: Komputerowe modelowanie rozkładu pól temperatury w stali przetapianej laserowo. Materiały 9 Konferencji Informatyka w Technologii Metali. Wydawnictwo Naukowe „Akapit”(2002) 271÷278.
• [9] Instytut Matalurgii Żelaza im. St. Staszica w Gliwicach: Charakterystyki stali. Stale narzędziowe. Wyd. „Śląsk”, Katowice (1976) 305.
• [10] Bień A., Szot A.: Analiza eksperymentalno-numeryczna procesu laserowego hartowania stali. Inżynieria Powierzchni 1 (2004) 28÷34.
• [11] Mańczak K.: Technika planowania eksperymentu. WNT, Warszawa (1976).
• [12] Górecka R.: Teoria i technika eksperymentu. Wyd. Politechniki Krakowskiej (1998).
• [13] Szkodo M., Gireń M. B.: Cavitation erosion of steels processed by CO2 laser beam of various parameters. Journal of Materials Processing Technology 157-158 (2004) 446÷450.
• [14] Kaczyński R., Pogodaev I. L.: Structure-energy criterion of the wear resistance of metals and alloys with allowance for the stiffness of the stressedstrained state of the surface. Industrial Lubrication and Tribology 4 (58) (2006) 225÷231.
• [15] Szkodo M.: Cavitation erosion behaviour of laser processed Fe-Cr-Mn and Fe-Cr-Co alloys. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 18 (1/2) (2006) 239÷242.