PL
 |
EN
Ograniczanie wyników
Czasopisma help
  1. 13 Inżynieria Materiałowa
  2. 13 Materials Engineering
  3. 8 Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering
  4. 6 Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
  5. 5 Archives of Materials Science and Engineering
Więcej...
Autorzy help
  1. 10 Dobrzański L. A.
  2. 10 Jonda E.
  3. 8 Paczkowska M.
  4. 7 Bartkowska A.
  5. 6 Klimpel A.
Więcej...
Lata help
  1. 1 2023
  2. 1 2022
  3. 1 2021
  4. 1 2019
  5. 2 2018
Więcej...
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 58

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  laser alloying
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
1
Content available The effect on wear resistance of laser alloying with chromium and titanium of grey iron parts
Paczkowska Marta
Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
|
2023
|
Vol. 68, nr 2
26--35
EN
The aim of the presented study is to evaluate the influence of laser alloying with chromium and titanium on the surface layer microstructure and abrasive wear resistance of grey iron parts. A coulter flap was chosen as the object of this investigation. To produce the alloyed layer on the area of the flap that is the most exposed to wear, a diode laser was used as the heat source. The investigation demonstrated that laser alloying with chromium and titanium can increase the wear resistance of components working in abrasive conditions. A smaller mass loss after the wear tests in abrasive conditions of soil could be expected. The laser alloyed layer (with a depth of approx. 400 μm) was characterized by a martensite microstructure (mainly), homogenous morphology and fine grains. A fivefold increase in hardness (approximately 1050HV) in comparison to the hardness of the base material and twofold in comparison to the original ledeburitic surface layer of the coulter flap was noted. Some changes after laser alloying in the surface stereometry were observed (a decrease in the roughness parameters is possible). The roughness parameter values after the wear test decreased in the case of the original and alloyed coulter flaps..
2
Content available Influence of Silicon and Cobalt Laser Alloying on the Microstructure and Nanomechanical Properties of the Gray Cast Iron Surface Layer
Paczkowska Marta
Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
|
2022
|
Vol. 67, nr 2
13--19
EN
The aim of the research was to modify the surface layer of flakc iron by laser alloying with composition of elements: Si and Co and the evaluation of the obtained effects (regarding the changes in the surface layer microstructure and its chosen properties). In the first part, the treatment consist on covering the cast iron surface with the alloying composition layer, and in the second part – heating of this surface with laser beam using molecutar laser. The treatment effects were estimated with: SEM, EDS, hardness tester, nanoindentalion tester and surface profile device. Il was started (among others), that the alloyed zone in the surface layer flake iron after performed laser treatment was gained and it was characterized by following features (in comparison to the core material): fine and homogencous microstructure with some similarities to the hardened white cast iron, presence of Co and increased amount of Si. lt was noticed that such properties as hardness and Young's modulus have been increased.
3
Content available remote Microstructure and mechanical properties of laser surface-treated Ti13Nb13Zr alloy with MWCNTs coatings
Majkowska-Marzec Beata, Sypniewska Joanna
Advances in Materials Science
|
2021
|
Vol. 21, nr 4(70)
5--18
EN
Laser surface modification of titanium alloys is one of the main methods of improving the properties of titanium alloys used in implantology. This study investigates the microstructural morphology of a laser-modified surface layer on a Ti13Nb13Zr alloy with and without a carbon nanotube coating deposited by electrophoretic deposition. Laser modification was performed for samples with and without carbon nanotube coating for two different laser powers of 800 W and 900 W and for different scan rates: 3 mm/s or 6 mm/s at 25 Hz, and the pulse duration was 2.25 ms or 3.25 ms. A scanning electron microscope SEM was used to evaluate the surface structure of the modified samples. To observe the heat-affected zones of the individual samples, metallographic samples were taken and observed under an optical microscope. Surface wettability tests were performed using a goniometer. A surface roughness test using a profilograph and a nanoindentation test by NanoTest™ Vantage was also performed. Observations of the microstructure allowed to state that for higher laser powers the surfaces of the samples are more homogeneous without defects, while for lower laser powers the path of the laser beam is clearer and more regular. Examination of the microstructure of the cross-sections indicated that the samples on which the carbon nanotube coating was deposited are characterized by a wider heat affected zone, and for the samples modified at 800 W and a feed rate of 3 mm/s the widest heat affected zone is observed. The wettability tests revealed that all the samples exhibit hydrophilic surfaces and the samples with deposited carbon nanotube coating increase it further. Surface roughness testing showed a significant increase in Ra for the laser-modified samples, and the presence of carbon nanotubes further increased this value. Nanoindentation studies showed that the laser modification and the presence of carbon coating improved the mechanical properties of the samples due to their strength.
4
Content available remote The influence of laser alloying of Ti13Nb13Zr on surface topography and properties
Tęczar P., Majkowska-Marzec Beata, Bartmański Michał
Advances in Materials Science
|
2019
|
Vol. 19, nr 1(59)
44--56
EN
The laser alloying is a continually developing surface treatment because of its significant and specific structuration of a surface. In particular, it is applied for Ti alloys, being now the most essential biomaterials` group for load-bearing implants. The present research was performed on the Ti13Nb13Zr alloy subject to laser modification in order to determine the treatment effects on surface topography and its some mechanical properties like nanohardness, Young's modulus, roughness. A pulse laser Nd:YAG was applied at three different laser pulse regimes: either 700 W, 1000 W or 1000 W treatment followed by 700 W modification at a pulse duration of 1 ms. The surface topography and morphology were examined using light microscopy and scanning electron microscopy with spectroscope of X-ray energy dispersion. The mechanical properties were determined by nanoindentation tests and surface roughness with a use of profilograph. The wettability was tested with a goniometer. The obtained results demonstrate complex behavior of the material surface: decrease in penetration distance and increase in hardness after first laser treatment, maintenance of this trend when machining using a higher laser pulse power, followed by an increase in penetration and decrease in hardness after additional laser treatment at lower power input, due to which a surface with fewer defects is obtained. The change in Young`s modulus follows the change in other mechanical properties, but not a change in roughness. Therefore, the observed hardening with the increase of the laser pulse power and then a small softening with the use of additional treatment with lower power can be attributed to some processes of remelting, diffusion and crystallization, sensitive to the previous surface state and heat energy flux. Despite that, the laser treatment always caused a significant hardening of the surface layer.
5
Content available remote Wpływ stopowania laserowego z użyciem nanorurek węglowych stopu Ti13Nb13Zr do zastosowań biomedycznych na jego wybrane własności mechaniczne
Rogala-Wielgus D., Majkowska-Marzec B., Bartmański M.
Przegląd Spawalnictwa
|
2018
|
R. 90, nr 7
18--23
PL
Do eksperymentu użyto stopu tytanu Ti13Nb13Zr, który ze względu na swój skład chemiczny i właściwości mechaniczne stanowi materiał do zastosowań w inżynierii medycznej. Celem pracy była ocena wpływu stopowania laserowego stopu Ti13Nb13Zr z powłoką z wielościennych nanorurek węglowych na jego właściwości mechaniczne (chropowatość, nanotwardość, moduł Younga). Do wytworzenia powłoki węglowej wykorzystano metodę osadzania elektroforetycznego (EDP). Modyfikację laserową przeprowadzono przy użyciu impulsowego lasera Nd:YAG. Zastosowano moc impulsu 800 W i czas impulsu 0,5 ms oraz 1 ms. Właściwości mechaniczne zmierzono za pomocą nanoindentera, zaś chropowatość z użyciem mikroskopu sił atomowych (AFM). Zastosowanie powłoki z wielościennych nanorurek węglowych do stopowania laserowego stopu Ti13Nb13Zr oraz odpowiedni dobór parametrów procesu pozwoliły na podwyższenie właściwości mechanicznych (nanotwardość wzrosła ponad dwukrotnie) w stosunku do własności materiału rodzimego, nastąpiło również ujednolicenie właściwości w obrębie badanej powierzchni.
EN
The titanium alloy Ti13Nb13Zr was used as a substrate, because of its chemical composition and good mechanical properties in application of tissue engineering. The aim of the wark was the assessment of the influence of laser alloying of Ti13Nb13Zr coated with multi-walled carbon nanotubes for mechanical properties (roughness, nanohardness, Young modulus). Electrophoretic deposition (EOP) method was used to prepare carbon coating. Laser modification was carried out with Nd:YAG laser in pulsed mode operating system. The power of the impulse was 800 Wand the time 0,5 ms and 1 ms. Mechanical properties were checked with nanoindenter and roughness of the surface with Atomic Force Microscope (AFM). The improvement of mechanical properties (the nanohardness increases more than twice) and its homogeneity within tested area (in the comparisan to the native material) was seen after implementation of carbon nanotube coating with appropriate parameters of the process.
6
Content available Analiza budowy strefy stopowanej laserowo borem w żeliwie sferoidalnym z wykorzystaniem metody spektroskopii elektronów Auger (AES)
Paczkowska M.
Obróbka Plastyczna Metali
|
2018
|
T. 29, nr 4
331--344
PL
Artykuł dotyczy problematyki związanej z modyfikacją warstwy wierzchniej żeliwa szarego za pomocą laserowej obróbki cieplnej (LOC) przede wszystkim w celu zwiększania odporności na zużycie tribologiczne fragmentów części maszyn wykonanych z tego materiału. W niniejszej pracy przedstawiono badania wpływu stopowania laserowego borem na mikrostrukturę warstwy wierzchniej żeliwa sferoidalnego. Celem prezentowanych badań była ocena budowy strefy stopowanej laserowo borem w warstwie wierzchniej żeliwa sferoidalnego z wykorzystaniem dyskretnej metody spektroskopii elektronów Auger, którą wybrano ze względu na szczególne możliwości badawcze dedykowane warstwom zawierającym pierwiastki lekkie. Modyfikację warstwy wierzchniej dokonano za pomocą lasera molekularnego CO2 o pracy ciągłej firmy Trumpf o maksymalnej mocy wyjściowej 2600W i modzie TEM0,1. Do oceny efektów LOC, oprócz metody AES, wykorzystano mikroskopy optyczne i elektronowy mikroskop skaningowy oraz dyfraktometr rentgenowski. Twardość oceniono metodą Vickersa przy obciążeniu 0,9807 N. Stopowanie laserowe żeliwa sferoidalnego borem umożliwia wytworzenie warstwy wierzchniej składającej się z drobnoziarnistej strefy przetopionej, wzbogaconej w nowopowstałe fazy zawierające wprowadzany pierwiastek, strefy przejściowej oraz zahartowanej ze stanu stałego. Uzyskana strefa przetopiona pozwala ok. 7-krotnie zwiększyć twardość warstwy wierzchniej żeliwa. Badania za pomocą AES tej strefy wykazały obecność wprowadzonego podczas LOC boru, którego zawartość wynosiła ok. 10% at., co umożliwiło powstanie borków Fe2B. Obecność tych borków potwierdziła analiza dyfrakcyjna oraz obserwacje mikrostrukturalne. Ponadto wykazano, że mniejszej zawartości wprowadzonego pierwiastka można spodziewać się pośrodku strefy przetopionej, gdzie odnotowano również mniejszą twardość. Stwierdzono także, że w strefie przetopionej w pobliżu strefy przejściowej występują duże różnice w proporcjach żelaza i boru, co wskazuje na obecność w tym miejscu bardziej drobnoziarnistej mikrostruktury. Występowanie w tym obszarze drobniejszych ziarn potwierdziły obserwacje mikrostrukturalne.
EN
The paper concerns aspects related with surface layer of gray iron modification using laser heat treatment (LHT) mainly to achieve the increase of the resistance to tribological wear of machine elements parts made of this iron. In this paper the influence of laser alloying with boron on the microstructure of the nodular iron surface layer is presented. The aim of the research was the evaluation of the structure of laser alloyed zone with boron in the surface layer of nodular iron using Auger Electron Spectroscopy. This method has been chosen because of special research possibilities dedicated to layers made of light elements. Surface layer modification was made using CO2 Trumpf molecular laser with continuous wave with 2600W output power and TEM0,1 mode. Except AES method to evaluate LHT effects optical and electron scanning microscopes and X-ray diffractometers were applied. Hardness was assessed by Vickers method with the load of 0.9807N. Laser alloying with boron of nodular iron makes possible to achieve the surface layer made of finegrained remelted zone enriched with new phases containing implemented element, the transition zone and the hardened zone form the solid state. The remelted zone allows for approximately 7-fold increase of the harness of the surface layer of the iron. The research with AES of this zone showed the existence of born implemented during LHT. Its amount was about 10% at., which made possible to create Fe2B borides. Presence of those borides was confirmed by microscopic observation and X-ray diffraction. In addition, it was showed that less amount of implemented element could be expected in the middle of the remelted zone, where lower hardness has been also found. Moreover, in the remelted zone in the neighborhood of the transition zone large differences in proportions of iron and boron has been detected. It points to more fine grained microstructure in this place. Presence of such fine grained microstructure was confirmed by microscopic observation.
7
Content available The possibilities of strengthening of the surface layer of nodular iron by laser alloying with silicon nitride on the example of a rocker arm
Paczkowska M.
Tribologia
|
2017
|
nr 6
71--78
EN
In the order to increase the resistance to the friction wear of machine parts appropriate surface treatment application is needed. The aim of presented research was to evaluate the laser alloying with silicon nitride effects obtained in the surface layer of nodular iron and to select the laser treatment parameters that should be appropriate for the treatment of the one of the engine parts, which is a rocker arm. After implementation of silicon nitride into the nodular iron surface layer using laser heating, a uniform, fine, dendritic microstructure similar to the hardened white cast of the allayed zone was created in all performed variants. This microstructure resulted in at least 4-times higher hardness in comparison to the core material. The hardness and the alloyed zone dimensions were dependent on the laser heat treatment variant. The laser beam power density of 41 W/mm2 and its velocity of 2.8 mm/s were selected for the treatment of the rocker arm. It was caused by the effects obtained in the surface layer. With these parameters, it was possible to achieve the hardness of 1300 HV0.1 and the width of the alloying zone of over 4 mm, which is enough to strengthen the surface area of the rocker arm most exposed to the tribological wear.
PL
W celu zwiększenia odporności na zużycie w wyniku tarcia części maszyn potrzebna jest ich odpowiednia obróbka powierzchniowa. Celem prezentowanych badań była ocena efektów stopowania laserowego azotkiem krzemu uzyskanych w warstwie wierzchniej żeliwa sferoidalnego oraz dobór parametrów obróbki laserowej, które powinny być odpowiednie do obróbki jednej z części silnika pojazdu, jakim jest dźwigienka zaworowa. W wyniku wprowadzenia azotku krzemu do warstwy wierzchniej żeliwa sferoidalnego za pomocą nagrzewania laserowego we wszystkich przeprowadzonych wariantach wytworzona została jednorodna, drobnoziarnista i dendrytyczna mikrostruktura o charakterze zbliżonym do zahartowanego żeliwa białego. Efektem takiej mikrostruktury było uzyskanie przynajmniej 4-krotnego zwiększenia twardości w porównaniu z twardością materiału rdzenia. Twardość i wielkość uzyskanej strefy stopowanej zależały od zastosowanego wariantu laserowej obróbki cieplnej. Do obróbki dźwigienki zaworowej wybrano gęstość mocy wiązki laserowej równej 41 W/mm2&enspi jej prędkości 2,8 mm/s. Było to spowodowane tym, że w przypadku takich parametrów możliwe było uzyskanie twardości 1300 HV0.1 i szerokości strefy stopowanej ponad 4 mm, co jest wystarczające do umocnienia najbardziej narażonego na zużycie tribologiczne obszaru powierzchni dźwigienki zaworowej.
8
Content available remote The effect of laser treatment parameters on temperature distribution and thickness of laser-alloyed layers produced on Nimonic 80A-alloy
Makuch N., Dziarski P., Kulka M.
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering
|
2017
|
Vol. 83, nr 2
67--78
EN
Purpose: The aim of this paper was to determine the influence of laser treatment parameters on temperature distribution and thickness of laser-alloyed layers produced on Nimonic 80A-alloy. Design/methodology/approach: In this paper laser alloying was used in order to produce layers on Nimonic 80A-alloy surface. The three types of the alloying materials were applied: B, B+Nb and B+Mo. Microstructure observations were carried out using an optical microscope. The hardness measurements were performed using a Vickers method under a load of 0.981 N. For evaluation of temperature distribution the equations developed by Ashby and Esterling were used. Findings: The produced layers consisted of re-melted zone only and were characterized by high hardness (up to 1431 HV0.1). The increase in laser beam power caused an increase in thickness and decrease in hardness of re-melted zones. The temperature distribution was strongly dependent on laser treatment parameters and physical properties of alloying material. The higher laser beam power, used during laser alloying with boron, caused an increase in layer thickness and temperature on the treated surface. The addition of Mo or Nb for alloying paste caused changes in melting conditions. Research limitations/implications: The obtained results confirmed that laser beam power used for laser alloying influenced the thickness and hardness of the produced layers. Moreover, the role of type of alloying material and its thermal properties on melting condition was confirmed. Practical implications: Laser alloying is the promising method which can be used in order to form very thick and hard layers on the surface of Ni-base alloys. The obtained microstructure, thickness and properties strongly dependent on laser processing parameters such as laser beam diameter, laser beam power, scanning rate as well as on the type of alloying material and its thickness, or type of substrate material. Originality/value: In this paper the influence of alloying material on temperature distribution, thickness and hardness of the laser-alloyed layers was in details analyzed.
9
Laser alloying of Vanadis-6 steel by using powders containing boron and tungsten
Bartkowska A., Popławski M., Kinal G., Przestacki D.
Inżynieria Materiałowa
|
2017
|
Vol. 38, nr 2
93--97
EN
The paper presents the influence of laser alloying on microstructure and microhardness of Vanadis-6 steel. The surface layers were formed by remelting paste which was applied on to the steel substrate. Three kind of pastes were applied: with boron, with tungsten and the mixture of these elements in the ratio 1:1. TRUDIODE 3006 diode laser with nominal power equal to 3 kW integrated with robot arm were used. Parameters of laser alloying were following: power density of laser beam q = 63.69 kW/cm2, scanning rate v = 3.0 m/min and overlap of laser tracks equal to 60%. Microstructure of produced laser tracks were analysed. Surface roughness after laser alloying were investigated. After laser alloying, microstructure consisting with remelted zone and martensitic heat affected zone were obtained. Application of paste with tungsten had contributed to formation the solid solution microstructure, while application of paste with boron or mixture (boron and tungsten) led to formation of boron–martensite eutectic microstructure. Microhardness of laser tracks were measured. It was found that paste containing boron and tungsten allows obtain the layers with increased microhardness compared to steel substrate while maintaining the mild microhardness profile from surface to the substrate.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu laserowego stopowania wybranymi proszkami na mikrostrukturę, mikrotwardość i chropowatość powierzchni stali Vanadis-6. Warstwy powierzchniowe wytworzono przez przetopienie past naniesionych na podłoże stalowe, zawierających bor, wolfram oraz mieszaninę tych pierwiastków w proporcji 1:1. Celem pracy było określenie wpływu poszczególnych pierwiastków na wybrane właściwości.
10
Laser alloying of 316L steel with boron and Stellite-6
Mikołajczak D., Kulka M., Makuch N., Dziarski P.
Inżynieria Materiałowa
|
2017
|
Vol. 38, nr 6
259--265
EN
Austenitic 316L steel belongs to one of the most numerous groups of alloys with special properties. It is well-known for its most effective balance of carbon, chromium, nickel and molybdenum concentrations for corrosion resistance. However, under conditions of appreciable mechanical wear (adhesive or abrasive), this steel should be characterized by suitable wear protection. Diffusion boronizing and laser alloying with boron were often used in order to improve tribological properties of 316L steel. In this study, the method of laser alloying was modified in this way that alloying material contained the mixture of amorphous boron and Stellite-6 powders. The coated surface was remelted by the laser beam using TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 laser. After the laser alloying process, the composite surface layer was produced. Only two zones occurred in the laser-alloyed 316L steel: remelted zone and the substrate (base material). Heat-affected zone was invisible because the austenitic steel could not be hardened by typical heat treatment. The remelted zone consisted of hard ceramic phases (iron, chromium and nickel borides) in the soft austenitic matrix with the increased concentration of cobalt. Some properties of this layer were investigated and compared to the laser-alloyed layer with boron only. The produced layer was characterized by a compact microstructure which was free of cracks and gas pores. The layer was also uniform in respect of the thickness because of the high overlapping used during the laser treatment (86%). The obtained thickness was significantly higher than that obtained in case of diffusion boriding. In spite of the lower hardness of remelted zone, the increase in wear resistance of the proposed surface layer was observed in comparison with laser-alloyed 316L austenitic steel with boron only.
PL
Stal 316L jest powszechnie stosowanym materiałem odpornym na korozję i żaroodpornym. Te korzystne właściwości zawdzięcza jednofazowej, austenitycznej mikrostrukturze i odpowiedniej zawartości węgla, chromu, niklu i molibdenu. To sprawia, że materiał ten jest stosowany często tam, gdzie jest spodziewane agresywne środowisko lub wysoka temperatura. Celem pracy było przeprowadzenie stopowania laserowego stali 316L z zastosowaniem materiału stopującego w postaci mieszaniny amorficznego boru i proszku Stellite-6. Bor amorficzny miał prowadzić do wytworzenia w strefie przetopionej twardych borków żelaza, chromu i niklu, podstawowych pierwiastków występujących w stali 316L. Dodatek kobaltu, głównego składnika proszku Stellite-6, miał powodować ograniczenie udziału borków w mikrostrukturze i sprzyjać jego odporności korozyjnej. Spodziewano się znacznego zwiększenia twardości oraz odporności na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy powierzchniowej w porównaniu ze stalą 316L nie poddaną żadnej obróbce.
11
Content available remote Stan warstwy wierzchniej po laserowej oraz laserowo-mechanicznej modyfikacji powierzchni
Radziejewska J.
Przegląd Spawalnictwa
|
2016
|
R. 88, nr 3
9--13
PL
W pracy przedstawiono analizę stanu warstwy wierzchniej po laserowym stopowaniu stali Stellitem 6 oraz obróbce hybrydowej łączącej laserowe stopowaniem z obróbką nagniataniem. Obróbka hybrydowa prowadzona była na stanowisku laserowym. Do realizacji procesu nagniatania powierzchni wykorzystano głowicę do nagniatania ślizgowego umożliwiającą obróbkę w podwyższonych temperaturach jak i na zimno. Ocenę efektów obróbki hybrydowej przeprowadzono na podstawie badań chropowatości, mikrostruktury, mikrotwardości oraz badań naprężeń własnych.
EN
The results of experiments on the application of the new hybrid method, which combines the laser alloying process with slide burnishing, were presented. Both treatments were performed on the laser stage in one operation. The experiments were done on carbon steel alloyed with Stellite 6. The results of analysis of the surface roughness, microstructure, microhardness and residual stresses in surface layer after the laser alloying process and laser alloying combined with burnishing were presented.
12
Content available Evaluation of the surface layer mikrostructure of high carbon alloy steel after laser modification
Paczkowska M., Kinal G., Rewolińska A., Wojciechowski Ł.
Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
|
2016
|
Vol. 61, nr 1
61--65
EN
This paper refers to surface layer microstructure of high carbon steel strengthened by laser heat treatment. The aim of this research was to evaluate the influence of the laser heat treatment conditions on microstructure and hardness of the surface layer of high carbon alloy steel. Laser modification consist in alloying the surface layer with boron. Molecular CO2 continuous Triumph laser type 7/)Wwith 2,6 kW output power and TEM0,1 mode was used. Laser beam power density from 160 to 900 W/mm2 and laser beam velocity from 4,5 to 22,7 mm/s were applied during treatment. The research results allow to state, that boron average atomic concentration in the alloyed zone was 13% and did not exceed 20%. Nevertheless, it is enough for appearing the eutectic mixture (α+Fe2B). The alloyed zone was almost entirely homogenous and very fine-crystalline, especially near the surface. Areas with dendritic microstructure were found also. The thickness of the alloyed zone increased from 0,15 to 0,4 mm with increasing laser beam power density from 160 to 850 W/mm2 and decreased from 0,25 to 0,1 mm with increasing laser beam velocity from 4,5 to 22,7 mm/s. The average hardness of alloyed zone was in range of: 1100÷1600 HV 65. The average hardness of the hardened zone from the solid state did not exceed 1000 HV 65. The strengthen of alloyed (boronized) zone by the hardened zone from the solid state in the surface layer of high carbon alloy steel was observed to approx. 1 mm from surface. Existence of the hardened zone from the solid state after laser boronizing (as opposite to diffusion boronizing) should favor gentle changes of the internal stresses in the cross section of the surface layer of treated steel, which has a great importance in case of durability and reliability of the particular machine part.
PL
Artykuł dotyczy umocnionej za pomocą laserowej obróbki cieplnej mikrostruktury warstwy wierzchniej stali wysokowęglowej. Celem tych badań była ocena wpływu warunków laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i twardość warstwy wierzchniej wysokowęglowej stali stopowej. Modyfikacja laserowa polegała na stopowaniu warstwy wierzchniej borem. Do badań wykorzystano laser molekularny CO2 typ 7/)Wo maksymalnej mocy 2,6 kW i modzie TEM0,1. Podczas obróbki zastosowano gęstość mocy wiązki laserowej od 160 do 900 W/mm2 oraz prędkość jej posuwu od 4,5 do 22,7 mm/s. Wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że średnia atomowa zawartość boru w strefie stopowanej wynosiła 13% (zawartość boru nie przekraczała 20%). Niemniej jednak, jest to wystarczająco dużo, aby powstała mieszanina eutektyczna (α+Fe2B). Strefa stopowana charakteryzowała się (prawie całkowicie) jednorodną mikrostrukturą i była bardzo drobnokrystaliczna, w szczególności przy powierzchni. Zaobserwowano również obszary z dendrytami. Grubość strefy stopowanej zwiększała się od 0,15 do 0,4 mm wraz ze wzrostem zastosowanej gęstości mocy wiązki laserowej od 160 do 850 W/mm2 oraz zmniejszała się od 0,25 do 0,1 mm wraz ze zwiększaniem prędkości wiązki laserowej od 4,5 do 22,7 mm/s. Średnia twardość strefy stopowanej była w zakresie od 1100 do 1600 HV 65. Średnia twardość strefy zahartowanej ze stanu stałego nie przekraczała 1000 HV 65. Umocnienie strefy stopowanej (borowanej) przez zahartowaną strefę ze stanu stałego w warstwy wierzchniej wysokowęglowej stali stopowe wnosiła ok. 1 mm od powierzchni. Obecność strefy zahartowanej ze stanu stałego po borowaniu laserowym (w przeciwieństwie do borowania dyfuzyjnego) sprzyjać powinna występowaniu łagodnych zmian naprężeń własnych na przekroju poprzecznym warstwy wierzchniej obrabianej stali, co szczególnie jest ważne w przypadku trwałości i niezawodności części maszyn.
13
Content available Microstructure, phase composition and corrosion resistance of Ni2O3 coatings produced using laser alloying method
Bartkowska A., Przestacki D., Chwalczuk T.
Archives of Mechanical Technology and Materials
|
2016
|
Vol. 36
23--29
EN
The paper presents the studies' results of microstructure, microhardness, cohesion, phase composition and the corrosion resistance analysis of C45 steel after laser alloying with nickel oxide Ni2O3. The aim of the laser alloying was to obtain the surface layer with new properties through covering C45 steel by precoat containing modifying compound, and then remelting this precoat using laser beam. As a result of this process the surface layer consisting of remelted zone and heat affected zone was obtained. In the remelted zone an increased amount of modifying elements was observed. It was also found that the surface layer formed during the laser alloying with Ni2O3 was characterized by good corrosion resistance. This property has changed depending on the thickness of the applied precoat. It was observed that the thickness increase of nickel oxides precoat improves corrosion resistance of produced coatings.
14
Content available Właściwości tribologiczne laserowo stopowanych molibdenem warstw powierzchniowych stopów żelaza o różnej zawartości węgla
Bartkowska A.
Tribologia
|
2015
|
nr 4
9--20
PL
W artykule przedstawiono wpływ zawartości węgla na proces laserowego stopowania molibdenem. Analizowano mikrostrukturę, chropowatość powierzchni, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie. W wyniku laserowego molibdenowania stali C45 i CT90 otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech obszarów: strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła i podłoża. Przeprowadzono badania odporności na zużycie przez tarcie, w którym stwierdzono, że stal narzędziowa po laserowym stopowaniu molibdenem charakteryzuje się mniejszym wskaźnikiem intensywności zużycia niż stal konstrukcyjna po laserowym stopowaniu molibdenem.
EN
The influence of carbon content on the molybdenum laser alloying process was presented. Microstructure, surface roughness, microhardness, and wear resistance were analysed. As a result of laser molybdenizing of C45 and CT90 steels, a microstructure comprised of three areas (a remelted zone, a heat affected zone, and a substrate) was obtained. The wear resistance tests indicated that the tool steel after laser alloying with molybdenum was characterized by a lower intensity factor than constructional steel after laser alloying with molybdenum.
15
Content available The comparison of effects of thermal spraying Eutalloy 10112 and laser alloying with silicon nitride of cast iron outmost disk coulter
Selech J, Paczkowska M., Kinal G., Baran B., Chruściński W.
Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
|
2015
|
Vol. 60, nr 1
88--92
EN
The aim of this research was to evaluate an effect of surface layer condition of machine parts working in sand on abrasive wear intensity, and particularly comparison of two surface treatments - thermal spraying and laser alloying. The outmost disk coulters of ‘Poznaniak’ seeder were tested. Special laboratory tester called ‘rotated bowl’ used in wear research in sand was used. The research showed, that by applied surface treatments it is possible to change the microstructure of outmost disk coulter surface layer and in this way increase their hardness and wear resistance. By laser alloying 2,5-times and after thermal spraying 3-times hardness increase was achieved in comparison to untreated outmost disk coulter. Part of modified area after laser alloying was considerably smaller than after thermal spraying. Wear of outmost disk coulter after laser alloying was 5-times and after thermal spraying was 6-times smaller than wear of outmost disk coulter without treatment. Both treatments allowed to considerably decrease wear of tested elements, but taking into account size of modified areas, laser alloying could be more effective treatment than thermal spraying.
PL
Celem badań była ocena wpływu stanu warstwy powierzchniowej elementów maszyn pracujących w ośrodku piaszczystym na intensywność zużywania ściernego, a w szczególności porównanie efektów dwóch obróbek powierzchniowych natryskiwanie cieplnego i stopowania laserowego. Badaniu poddano redlice siewnika mechanicznego typu Poznaniak i przeprowadzono je na specjalnie do tego celu zbudowanym stanowisku laboratoryjnym typu „wirująca misa”, służącym do wykonywania testów zużyciowych w ośrodku piaszczystym. Badania wykazały, że za pomocą zastosowanych obróbek można zmienić mikrostrukturę warstw powierzchniowych stopek redlic, a przez to zwiększyć ich twardość oraz odporność na zużywanie. Za pomocą stopowania laserowego uzyskano 2,5-krotne zwiększenie twardości, a po natryskiwaniu 3-krotne w porównaniu do stopek redlic w stanie wyjściowym. Część zmodyfikowanego obszaru warstwy powierzchniowej w przypadku stopowania laserowego była o wiele mniejsza niż po natryskiwaniu cieplnym. Zużycie redlic było 5-krotnie, a po natryskiwaniu cieplnym 6-krotnie mniejsze w porównaniu do stopek redlic w stanie wyjściowym. Obie zastosowane metody obróbki powierzchniowej pozwoliły istotnie zmniejszyć zużycie badanych elementów, przy czym biorąc pod uwagę wielkość zmodyfikowanego obszaru po obu rodzajach obróbek, stopowanie laserowe może być obróbka efektywniejsza niż natryskiwanie cieplne.
16
Content available The analisys of the influence of cooling rate during laser alloying with silicon nitride on surface layer state of cast iron machine parts
Paczkowska M.
Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
|
2015
|
Vol. 60, nr 1
74--79
EN
The aim of this was to evaluate influence of different heat treatment conditions on microstructure and hardness of surface layer of cast iron elements. The molecular CO2 laser with 2600W output power and TEM01 mode was used to perform surface modification. An optical and scanning microscopes, Auger electron spectroscope, X-ray diffractometer, EDS microanalyser and hardness Vickers tester were used to assess the result of the surface modification. The research showed, that it is possible to modify the surface layer of cast iron by laser alloying with silicon nitride. After laser alloying it is possible to achieve the alloyed zone (containing nitrogen and silicon) with uniform, fine, dendritic microstructure similar to the hardened white cast iron. Microstructure of alloyed zone as well as its size depended on laser heat treatment parameters. In case of alloyed zones formed with higher laser power density and its smaller interaction time (which generate higher cooling rates) it was noted higher amount of undiluted graphite and new-formed phases like Fe1,94C0,055, FeN0,032, FeN0,076, FeSi, Fe2Si. In case of alloyed zone formed with higher cooling rate alloyed zone microstructure was finer and more homogenous. The average hardness of alloyed zone with silicon nitride was 5-times higher than matrix of the bulk material. Improved hardness of surface layer of cast iron by laser alloying with silicon nitride should favor better wear resistance of machine part cast iron treated in this way.
PL
Celem badań była ocena wpływu różnych warunków laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i twardość warstwy wierzchniej elementów żeliwnych. Do modyfikacji powierzchniowej wykorzystano laser molekularny CO2 o pracy ciągłej firmy Trumpf, o maksymalnej mocy 2600W i modzie TEM01. Oceny przeprowadzonej modyfikacji dokonano za pomocą mikroskopu optycznego, skaningowego, spektroskopu elektronów Auger, mikroanalizy rentgenowskie oraz dyfrakcji rentgenowskiej, a także mikrotwardościomierza metodą Vickersa. Badania wykazały, że istnieje możliwość modyfikacji warstwy wierzchniej żeliwa za pomocą stopowania laserowego żeliw azotkiem krzemu. Po stopowaniu laserowym można uzyskać strefę stopowaną (zwierającą azot i krzem) o jednorodnej, drobnej, dendrytycznej mikrostrukturze, o charakterze zbliżonym do zahartowanego żeliwa białego. Mikrostruktura strefy stopowanej, jak i jej rozmiar zależały od zastosowanych parametrów laserowej obróbki cieplnej. W strefach powstałych z zastosowaniem większej gęstości mocy i krótszego czasu oddziaływania, generujących większą prędkość chłodzenia na materiał odnotowano większą zawartość nie rozpuszczonego grafitu, a także większą zawartość nowopowstałych faz jak: Fe1,94C0,055, FeN0,032, FeN0,076, FeSi, Fe2Si. W przypadku stref uzyskanych z większą prędkością chłodzenia odnotowano większe rozdrobnienie i ujednorodnienie mikrostruktury. Średnia twardość stref stopowanych azotkiem krzemu była około 5-krotnie większa od twardości osnowy rdzenia. Zwiększenie twardości warstwy wierzchniej żeliw przez stopowanie laserowe azotkiem krzemu powinno sprzyjać zwiększeniu odporności na zużywanie obrobionych w ten sposób żeliwnych części maszyn.
17
Zastosowanie boru i miedzi do laserowej modyfikacji powierzchni stali C45
Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Popławski M., Bartkowski D.
Inżynieria Materiałowa
|
2015
|
Vol. 36, nr 5
276--280
PL
Zbadano wpływ miedzi na procesy borowania dyfuzyjnego i laserowego. Analizowano mikrostrukturę oraz wybrane właściwości stali konstrukcyjnej C45. Miedź nanoszono na stal przed procesami borowania w postaci powłoki galwanicznej. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono metodą gazowo-kontaktową w proszku zawierającym bor amorficzny, w temperaturze 950°C przez 4 h. Natomiast proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: moc wiązki lasera P = 1,04 kW, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Laserową obróbkę cieplną przeprowadzono dwoma metodami: 1) przetapiania laserowego warstwy galwaniczno-dyfuzyjnej, 2) stopowania laserowego, które polegało na przetopieniu powłoki galwanicznej z pastą borującą. W wyniku borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą mikrostrukturę borków żelaza o twardości 1600÷1800 HV0,1, natomiast mikrostruktura warstwy borowanej laserowo była złożona ze strefy przetopionej zawierającej eutektykę borkowo–martenzytyczną, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia o mikrotwardości w strefie przetopionej ok. 1400÷1600 HV0,1. Zastosowanie boru i miedzi oraz laserowej modyfikacji spowodowało uzyskanie warstw powierzchniowych o mikrotwardości rzędu 1200÷1800 HV0,1, które charakteryzowały się dobrą kohezją.
EN
The influence of copper on diffusion and laser boriding processes was investigated. Microstructure and selected properties of C45 steel were analyzed. Copper in the form of galvanic coating was applied on steel prior to the boriding process. Diffusion boriding process was performed at 950°C for 4 h in powder comprising amorphous boron using gas-contact method. Whereas laser boriding process consisted of applied a paste with amorphous boron on steel substrate, and then remelting using laser beam. TLF 2600 Turbo technological CO2 laser from TRUMPH with a rated output of 2.6 kW was used to laser heat treatment. In these studies, the following constant parameters of the laser heat treatment were used: laser beam power P = 1.04 kW, scanning speed v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and the distance between tracks f = 0.50 mm. Laser heat treatment was carried out by two methods: 1) remelting the galvanic-diffusion layer by laser, 2) laser alloying, which consisted of remelted galvanic coating with boriding paste. As a result of diffusion boriding process the layer had needle-shape microstructure of iron borides with a hardness in the range from 1600 to 1800 HV0.1, whereas microstructure of laser borided layer was composed of remelted zone (containing boride–martensitic eutectic), heat affected zone and core. Microhardness in remelted zone was in the range from 1400 to 1600 HV0.1. Application boron, copper and laser modification leads to obtain microhardness of surface layers with the value from 1200 to 1800 HV0.1, and their good cohesion with substrate.
18
Analiza wpływu stopowania laserowego na mikrostrukturę warstwy wierzchniej żeliw szarych
Paczkowska M.
Inżynieria Materiałowa
|
2015
|
Vol. 36, nr 3
138--142
PL
Niektóre części żeliwnych elementów pojazdów samochodowych powinny się charakteryzować warstwami wierzchnimi o dużej odporności na zużycie w wyniku tarcia, a także korozję czy działanie wysokiej temperatury. Celem tych badań była ocena możliwości wytworzenia w powszechnie stosowanych żeliwach szarych warstw wierzchnich wzbogaconych o pierwiastki stopowe zwiększające między innymi żarowytrzymałość, a mianowicie bor, krzem i koblat. Badania stopowania laserowego wykonano za pomocą lasera molekularnego CO2 firmy TRUMPF o maksymalnej mocy 2600 W i modzie TEM01. Obróbkę przeprowadzono z parametrami umożliwiającymi uzyskanie dużych szybkości chłodzenia powstałych stref stopowanych. Zastosowano gęstość mocy wiązki laserowej w zakresie 0,82÷2,70·105 W/cm2 oraz czas jej oddziaływania wiązki na materiał od 10 do 30 ms. Badania mikrostruktury powstałych warstw przeprowadzono za pomocą mikroskopu świetlnego i elektronowego. Za pomocą mikroanalizy rentgenowskiej zidentyfikowano implementowane pierwiastki. Natomiast badania z użyciem dyfraktometru rentgenowskiego umożliwiły analizę powstałych faz. Twardość warstw określono za pomocą mikrotwardościomierza sposobem Vickersa. W wyniku przeprowadzonej obróbki polegającej na stopowaniu borem i krzemem oraz borem, krzemem i kobaltem w każdym z wariantów w warstwie wierzchniej żeliw stwierdzono powstanie strefy stopowanej o drobnoziarnistej mikrostrukturze i charakterze zbliżonym do zahartowanego żeliwa białego. Pod strefą stopowaną odnotowano występowanie strefy przejściowej (z elementami przetopionymi i nieprzetopionymi podczas obróbki) oraz strefy zahartowanej ze stanu stałego. Średnia twardość stref stopowanych wynosiła 1200÷1700 HV0,1 w zależności od zastosowanych parametrów obróbki laserowej. Przyczyną nawet 8-krotnego zwiększenia twardości stopowanej strefy (w porównaniu z osnową materiału rodzimego) była między innymi drobnokrystaliczna mikrostruktura oraz utworzenie się silnie przesyconych roztworów stałych oraz twardych faz zawierających implementowane pierwiastki. W strefie stopowanej stwierdzono borek Fe2B. Nie zaobserwowano różnic średniej twardości stopowych stref w tych samych warunkach obróbki laserowej żeliw płatkowych oraz sferoidalnych, a także jednoznacznych różnic średniej twardości pomiędzy strefami zawierającymi krzem i bor oraz strefami zawierającymi bor, krzem i kobalt. Badania mikrostrukturalne obszarów w strefie stopowanej w pobliżu strefy przejściowej wykazały występowanie nie do końca rozpuszczonych płatków grafitu w obecności ultradrobnokrystalicznej osnowy, co potwierdziło uzyskanie dużej szybkości chłodzenia w całej warstwie wierzchniej (szybkość chłodzenia obrabianej powierzchni wyniosła ok. 0,7·104°C/s). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że z wykorzystaniem laserowej obróbki cieplnej jest możliwe wzbogacanie w B, Si oraz Co warstwy wierzchniej żeliwa płatkowego oraz sferoidalnego i zarazem modyfikowanie jej mikrostruktury i twardości.
EN
Some parts of the surface layer of cast iron automotive elements should characterized by good resistance to wear by friction, corrosion, and high temperature. The aim of this study was to evaluate the possibility of forming of the gray iron surface layer enriched with alloying elements which increase e.g. creep, like B, Si and Co. The research of laser alloying was performed with molecular CO2 laser TRUMPF with 2600 W maximum output power and TEM01 mode. The treatment was carried out with parameters enabling to obtain high-speed cooling rates of formed alloyed zones. The laser beam power density was in range of 0.82÷2.70·105 W/cm2 and interaction time in the range of 10 to 30 ms. Surface layer microstructure was evaluated using light and electron microscopes. X-ray microanalysis was applied to identified elements implemented into the surface layer. To estimate types of phases formed during laser treatment X-ray diffraction was used. The microhardness of the layers was determined by Vickers method. In each variant of laser treatment consisting of alloying with B and Si and B, Si and Co, the fine-grained microstructure alloyed zone in the surface layer of cast iron was formed. Microstructure of this zone is similar to hardened white cast iron. Two zones were observed under alloyed zone: transition (containing with remelted and unremelted phases during laser treatment) and hardened from solid state. Average hardness of alloyed zones was in range of 1200÷1700 HV0.1 depending upon the laser treatment parameters. The reason for even 8-times increase of the alloyed zone hardness (compared to the matrix of the base material) was fine crystalline microstructure, highly supersaturated solid solutions and hard phases containing implemented elements. In the alloyed zone e.g. Fe2B iron boride was noted. No differences in average hardness of alloyed zones (crated in the same conditions of the laser treatment) between nodular iron and flake iron were observed. Moreover, no differences in average hardness of zones alloyed with B, Si and zones alloyed with B, Si, Co were noted. Microstructure observations of the alloyed zone areas near the transition zone showed the presence of not fully dissolved graphite flakes in ultra-fine crystalline matrix. This fact confirmed high cooling rate in the whole surface layer achieved during laser treatment (cooling rate of treated surface was approximately 0.7·104°C/s). Results of this study showed that it is possible to enrich with of B, Si and Co of the nodular and flake cast iron surface layer by laser heat treatment and modify its microstructure and hardness.
19
Content available Wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron and silicon
Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D., Popławski M., Przestacki D.
Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
|
2014
|
Vol. 59, nr 2
10--14
EN
The paper presents the results of studies on microstructure, microhardness, wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron end silicon. The aim of laser alloying was to cover the steel with the modifying element and then melting it with a laser beam. As a result of laser alloying a layer was obtained that was composed of remelted zone enriched in modifying elements and of heat affected zone. It was found that as a result of laser alloying with boron and silicon layer are formed that are characterized by good corrosion and wear resistance, high microhardness compared to laser boronized and laser siliconized layers.
PL
W pracy przedstawiono wyniki mikrostruktury, mikrotwardości, odporności na zużycie przez tarcie i odporności korozyjnej stali C45 laserowo stopowanej borem i krzemem. Laserowe stopowanie polegało na nałożeniu pokrycia z pierwiastkiem modyfikującym, a następnie przetopieniu go wiązką laserową. W wyniku laserowego stopowania uzyskano warstwę złożoną z strefy przetopionej wzbogaconej w pierwiastek modyfikujący oraz strefy wpływu ciepła. Stwierdzono, że w wyniku laserowego stopowania borem i krzemem powstają warstwy, które charakteryzują się dobrą odpornością na korozję oraz na zużycie przez tarcie, dużą mikrotwardością w stosunku do warstw borowanych laserowo czy krzemowanych laserowo.
20
Content available remote The effect of laser alloying with Al2O3 in the surface layer microstructure of EN GJS-500-7 nodular cast iron machine parts
Paczkowska A., Piasecki A.
Journal of Mechanical and Transport Engineering
|
2014
|
Vol. 66, No. 3
49--56
EN
The aim of this research was to evaluate the influence of laser alloying with corundum on microstructure and hardness of surface layer of nodular cast iron. The molecular CO2 laser with 2600 W output power and TEM01 mode was used to perform surface modification. An optical microscope and hardness Vickers tester were used to assess the result of the surface modification. The research showed, that it is possible to modify the surface layer of nodular cast iron by laser alloying with corundum. Microstructure of the alloyed zone was similar to the hardened white cast iron. But it was very homogenous and fine-grained. The average hardness of alloyed zone with corundum was nearly 6-times higher than the matrix of the bulk material. Improved hardness of the surface layer by laser alloying with corundum could favor better wear resistance of machine parts treated in this way.
PL
Celem badań było określenie wpływu stopowania laserowego z użyciem korundu na mikrostrukturę i twardość warstwy wierzchniej żeliwa sferoidalnego. W badaniach wykorzystano laser molekularny CO2 z maksymalną mocą wyjściową 2600 W i modem TEM01. Zmodyfikowaną warstwę wierzchnią oceniono z użyciem mikroskopu optycznego i twardościomierza Vickers. Po stopowaniu laserowym uzyskano strefę stopowaną o mikrostrukturze podobnej do mikrostruktury zahartowanego żeliwa białego. Charakteryzowała się ona dużą jednorodnością i drobnoziarnistością. Średnia twardość strefy stopowanej korundem była blisko 6-krotnie większa niż twardość osnowy materiału rodzimego. Zwiększona twardość warstwy wierzchniej może korzystnie wpływać na odporność na zużycie obrobionych w ten sposób elementów maszyn.
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.