Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of laser boronizing parameters on the mechanism of formation and properties of surface layers produced on iron alloys with various carbon content

Pertek-Owsianna A., Wiśniewska K., Bartkowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 6

266--271

EN

This paper analyses the boronizing treatment which was performed by means of CO2 molecular laser with a power of 2600 W. Boron was introduced by remelting the paste with a thickness of 40÷120 mm, containing amorphous boron or iron-boron, use the material of the substrate, such as Armco iron or C45 and C90 types of steel. The influence of the boron paste thickness, variable P power from P = 0.78 kW to 1.82 kW, with the constant laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min and material type on the mechanism of formation, microstructure, microhardness and frictional wear resistance of the formed layers (surface structure). After laser boronizing the surface layer consists of zone-structured tracks: melted zone, heat affected zone and the substrate. The melted zone contains boride-martensitic eutectic, in C45 and C90 types of steel there under the remelted zone there is a heat affected zone which is composed of a martensitic structure. With the increase in the laser power, width and depth of laser tracks increases in all the iron alloys with variable thickness of the applied amorphous boron paste. With the increase in the thickness of the boron paste, width of the laser tracks increases and depth of the laser tracks decreases with the constant beam power. The maximum dimensions of the remelted zone for C45 steel were: approx. 600 μm (width) and 350 μm (depth). The highest average microhardness of the surface layer reaches approx. 1500 HV0.1 and it decreases with the increase in power for all the iron alloys. Microhardness and frictional wear resistance of the layer boronized by means of laser with the use of the paste containing iron-boron is lower than that of the layer boronized with the use of the paste containing only boron.

PL

W pracy przeanalizowano mechanizm procesu borowania z użyciem lasera molekularnego TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2. Bor wprowadzano przez przetopienie laserem pasty zawierającej bor z materiałem podłoża w postaci żelaza Armco oraz stali C45 i C90. Badania miały na celu określenie wpływu zawartości węgla w stopie żelaza oraz parametrów obróbki (moc lasera, prędkość posuwu wiązki, rodzaj i grubość warstwy pasty borującej) na mikrostrukturę, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy wierzchniej.

2

Porównanie efektów borowania laserowego i dyfuzyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego z wykorzystaniem spektroskopii elektronów Auger

Paczkowska M., Waligóra W.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 1

30-33

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących budowy warstw powierzchniowych otrzymanych dwiema metodami, umożliwiającymi wprowadzenie boru. Porównano efekty obróbki dyfuzyjnej przeprowadzonej w procesie borowania gazowego z efektami obróbki laserowej zrealizowanej za pomocą lasera molekularnego. Materiał do badań stanowiło żeliwo sferoidalne EN GJS-500-7 o osnowie ferrytyczno-perlitycznej. W obu naborowanych warstwach stwierdzono występowanie borków żelaza (w postaci gruboiglastej po obróbce dyfuzyjnej i w postaci drobnych, wielościennych wydzieleń po obróbce laserowej). Z wykonanych pomiarów metodą spektroskopii elektronów Auger wynika, iż za pomocą borowania dyfuzyjnego i laserowego możliwe jest uzyskanie podobnego średniego poziomu stężenia boru przy powierzchni. Średnia mikrotwardość obu stref przy powierzchni jest również porównywalna i wynosi ok. 1200 HV0,1. Jednakże charakter zmian stężenia boru i mikrotwardości dla obu warstw jest inny. W przeciwieństwie do warstwy przetopionej stężenie boru i mikrotwardość w warstwie dyfuzyjnej charakteryzuje się znacznym rozrzutem wyników. Można spodziewać się, że występowanie po obróbce laserowej na prze- kroju strefy naborowanej korzystnych zmian stężenia boru i mikrotwardości, a także zahartowanego podłoża, pozwoli uzyskać lepszą odporność na zużycie tak obrobionych elementów niż elementów po obróbce dyfuzyjnej.

EN

In this paper research results of surface layer structure obtained with two kinds of methods which makes possible implementing boron were presented. Diffusive treatment effects carried out in gas process with laser treatment effects carried out with molecular laser were compared. EN GJS-500-7 nodular iron with ferrite-pearlite matrix was selected as a test material. In both cases boride irons were present (as coarse-grained needle-like after diffusive boronizing - Fig. 1, 2 and as a fine with polyhedral shape after laser boronizing - Fig. 3, 4). Comparable level of boron amount near the surface is possible to achieve by diffusive and laser boronizing as Auger electron spectroscopy research showed (Fig. 5). Average microhardness of both surface layer is also comparable (approx. 1200 HV0,1) - Fig. 7, 8. However the character of boron distribution as well as microhardness distribution for those cases is different entirely. As opposite to laser layer, diffusive layer is characterize by high scatter of boron amount (Fig. 5, 6) and microhardness values (Fig. 7). Surface layer created by laser boronizing is expected to have better wear resistance than surface layer created by diffusive boronizing because of presence of better boron amount and microhardness distributions with hardened base material under boronized zone. Hence laser treatment of machine elements seems to be good alternative for diffusive treatment.

3

Borowanie laserowe i możliwości jego zastosowania

Paczkowska M.

Przegląd Spawalnictwa

|

2009

|

R. 81, nr 1

26-30

PL

Przedstawiono przykłady elementów maszyn, których części narażone są na szczególnie trudne warunki eksploatacyjne. W przypadku tych części występuje potrzeba stosowania lokalnej obróbki powierzchniowej w celu nadania im odpowiednich właściwości. Przedstawiony został zarys i możliwości obróbki laserowej, w tym borowania laserowego. Na podstawie badań własnych określono wpływ tej obróbki na strukturę warstwy powierzchniowej elementów z żeliwa sferoidalnego. Wykazano, że obróbka laserowa umożliwia wprowadzanie boru w warstwy powierzchniowe obrabianego elementu, możliwe jest uzyskanie drobnoziarnistej, jednorodnej struktury z borkami żelaza, a mikrotwardość warstwy powierzchniowej elementu z badanego materiału po takiej obróbce wzrasta ok. 5-krotnie.

EN

The paper contains examples of machine components which parts are exposed to intensive exploatation conditions. Thus, local surface layer modification of those parts is required in order to achieve appropriate properties. Laser treatment including laser boronizing possibilities are presented. Influence of laser boroniznig on surface layer structure of nodular iron components has been determined on the basis of presented investigations. It has been proved laser treatment makes possible boron implementing in surface layers of the treating material and such a method allows obtaining a fine-crystalline, homogenous structure with iron borides. Microhardness of surface layer of investigated sample after such treatment increases approximately five times.

4

Porównawcze badania zużycia ściernego elementów z żeliwa sferoidalnego po laserowej obróbce powierzchniowej

Kinal G.

Tribologia

|

2007

|

nr 2

241-249

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie żeliwa sferoidalnego w różnych gałęziach przemysłu. Zwrócono uwagę na możliwości zmniejszenia zużycia ściernego poprzez utwardzenie warstwy powierzchniowej przy wykorzystaniu konwencjonalnych i nowoczesnych metod obróbki cieplnej z użyciem np. naświetlania laserowego. Zaprezentowano wyniki badań zużycia ściernego w warunkach tarcia suchego elementów wykonanych z żeliwa sferoidalnego EN-GJS-600 zmodyfikowanego w wyniku konwencjonalnego hartowania oraz laserowego borowania lub hartowania ze wstępnym podgrzaniem elementów przed obróbką powierzchniową do temperatury około 300°C. Obróbkę laserową przeprowadzono wykorzystując laser molekularny CO2 typu TLF 2600t, firmy Trumpf o modzie TEM01.

EN

Ductile cast iron is widely use in different branches of industry taking into account abrasive wear. Possibility of abrasive wear decreasing with increasing of surface layer hardness by means of conventional and modern methods applying e.g. laser beam is confirmed. Paper presents abrasive wear test results of EN-GJS-600 ductile cast iron after conventional martensitic hardening, laser boronizing and laser hardening - both with 300 [°C] preheat of specimens prior to surface treatment. Surface laser treatment was carried out by means of Trumpf TLF 2600t type, CO2 molecular laser, with TEM01 mode.

5

Badania zużycia adhezyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego borowanych laserowo

Paczkowska M., Wojciechowski Ł.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

71-83

PL

Artykuł dotyczy wpływu obróbek laserowych elementów wykonanych z żeliwa sferoidalnego na ich zużycie. Wykonano trzy różne obróbki laserowe na elementach z żeliwa sferoidalnego EN-GJS-500: hartowanie, przetapianie i borowanie laserowe. Badania zużyciowe wykonano na maszynie Amsler. Badaniu poddano również próbki nieobrobione i klasycznie hartowane objętościowo. W każdym zastosowanym wariancie zaobserwowano ślady zużycia. Pomiar śladów wielkości zużycia (głębokości i szerokości) oraz ubytku masy pozwoliły stwierdzić, że największym zużyciem charakteryzuje się żeliwo nieobrobione. Badania wykazały, że wszystkie zastosowane warianty obróbki laserowej elementów z żeliwa sferoidalnego, tzn. hartowanie laserowe ze stanu stałego, przetapiane, jak i borowanie laserowe w znaczący sposób zmniejszyły zużycie adhezyjne. Niemniej jednak najniższe zużycie odnotowano dla próbek po borowaniu laserowym. Ubytek masy w tym przypadku był aż 19-krotnie mniejszy dla próbek nieobrobionych. Niniejsze badania pozwalają stwierdzić, że celowa jest laserowa modyfikacja warstw powierzchniowych elementów z żeliwa sferoidalnego w celu poprawy ich odporności na zużycie.

EN

In this paper laser treatment effect on the nodular iron wear resistance has been studied. Laser treatment has been chosen because it provides possibility of modifying properties of localized surface regions. Nodular iron 500-7 having a pearlite - ferrite matrix that contains graphite nodules was selected as the test material. Nodular irons are widely used in practice because of their good castability, machinability and relatively low price. Nevertheless, some parts of nodular iron elements are exposed to intensive wear and corrosion during their work. Thus, appropriate surface layer properties are required. The aim of this paper is to present the influence of surface layer laser modification on nodular iron wear resistance. Tree different types of laser treatment have been applied on nodular iron: hardening (from solid state), remelting (hardening from liquid state) and boronizing (alloying). Laser treatment was performed with molecular CO2 continuous Triumph TLF 2600t laser with 2.6- kW output power and TEM0,1 mode. Furthermore, untreated and full hardened samples have been investigated too. In this research Amsler tester has been used as wear machine. Depth and width of wear trace has been measured. Mass loss has been examined, as well. In all five cases trace after wear test has been observed. It has been found all nodular iron laser treatments: hardening, remelting and boronizing increase wear resistance. Nevertheless, the most effective treatment is laser boronizing. In case of this treatment mass loss is 19 times reduced comparing to untreated samples. Laser boronizing samples have 2 times wear trace width and 8 times wear trace depth smaller comparing to untreated samples. Laser hardening and laser remelting reduce 8 and 11 times of mass loss, respectively. Whereas full hardening causes 5 times reduce of mass loss. This research allow to state it is possible to improve ware resistibility of nodular iron by laser treatment.

6

Struktura stref warstwy powierzchniowej żeliwa sferoidalnego EN-GJS-500 po borowaniu laserowym

Paczkowska M., Waligóra W.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2006

|

Vol. 26, nr 1

157-166

PL

W artykule omówiono wpływ borowania laserowego na strukturę warstw powierzchniowych żeliwa sferoidalnego. Stwierdzono, że po borowaniu laserowym od powierzchni w głąb można wyróżnić następujące strefy: przetopioną, przejściową i zahartowaną. Mikrotwardość w strefie przetopionej jest 4-6-krotnie większa od twardości rdzenia. Odnotowano również, że im mniejsze są rozmiary strefy przetopionej, tym większa jest twardość tej strefy. Wykazano ponadto równomierne stężenie boru w strefie przetopionej od powierzchni w głąb nagrzewanej próbki. Dokonano także analizy struktury i twardości strefy przejściowej i zahartowanej, stwierdzając występowanie wokół kulek grafitu otoczek martenzytycznych i ledeburytycznych w strefie przejściowej oraz otoczek martenzytycznych w strefie zahartowanej. Zaobserwowano zmniejszanie się grubości otoczek wraz z odległością od strefy przejściowej.

EN

In this paper laser boronizing effect on the nodular iron surface layers structure has been studied. It has been stated three different zones from the surface could be distinguished: melted, transition and hardened. Microhardness of melted zone is 4-6 times higher than the core hardness. It has been noticed also the smaller melted zone thickness the higher microhardness is. Moreover, stable boron distribution in melted zone on the section from the surface of heating material has been observed. Structure and microhardness of transition and hardened zones have been analyzed, as well. Martensite shells around graphite nodules in these both zones have been observed and it has been found their sizes are decreased with the distance from the surface. Additionally, ledeburite shells around graphite nodules in transition zone have been occurred.

7

Wpływ borowania laserowego na strukturę warstwy powierzchniowej elementów z żeliwa sferoidalnego. Cześć 1: Porównanie struktury po borowaniu dyfuzyjnym i laserowym

Paczkowska M., Waligóra W.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2005

|

Vol. 50, nr 2

59-64

PL

Praca dotyczy problematyki obróbek laserowych żeliw. Przedstawiono przykłady elementów maszyn rolniczych, które mogą być poddane borowaniu laserowemu. Analizowano strukturą żeliwa sferoidalnego po borowaniu laserowym, w porównaniu ze strukturą po borowaniu dyfuzyjnym. Szczególnie zwrócono uwagą na połączenie strefy zawierającej bor z podłożem w przypadku obu tych obróbek powierzchniowych. Wykazano równomierny rozkład boru w strefie przetopionej po borowaniu laserowym. W badaniach wykorzystano metodą spektroskopii elektronów Auger (AES). Stwierdzono występowanie zależności mikrotwardości (o znacznych wartościach ) od grubości stref naborowanych, czyli od stężenia w nich boru.

EN

This paper refers to cast irons laser treatments. Examples of agricultural machine parts which could be modified by laser treatment were presented. Laser and diffusion boronizing structural effects on nodular iron were compared. Boron zone with the basis connection in case both surface treatments was investigated particularly. Steady boron distribution in melted zone after laser boronizing was found. In this research Auger Electron Spectroscopy (AES) method was applied. Correlation between microhardness (high values) and boron zone thickness (thus boron concentration in them) was observed.

8

Wpływ borowania laserowego na strukturę warstwy powierzchniowej elementów z żeliwa sferoidalnego. Część 2: Struktura strefy przejściowej i zahartowanej

Paczkowska M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2005

|

Vol. 50, nr 2

65-68

PL

W pracy przedstawiono analizą stref zmodyfikowanych, powstałych w wyniku obróbki laserowej żeliwa sferoidalnego, ze szczególnym uwzględnieniem przejściowej oraz zahartowanej. Wykazano niewielki rozrzut mikrotwardości w strefie przetopionej oraz znaczny w strefie przejściowej i zahartowanej. Różnice w mikrotwardości w strefie przejściowej i zahartowanej świadczą o różnorodności występujących tam faz. Zaprezentowano także mechanizm tworzenia się otoczek grafitu: martenzytycznej i ledeburytycznej w strefie przejściowej oraz martenzytycznej w strefie zahartowanej. Ponadto wykazano istnienie zależności grubości otoczki martenzytycznej grafitu od odległości od strefy przejściowej i zastosowanej mocy wiązki laserowej.

EN

In this paper modified zones as a result of nodular iron laser treatment was presented. Transition and hardened zones were investigated particularly. Slight microhardness scatter in melted zone and significant in transition and hardened zones were showed. Differences in microhardness in transition and hardened zones testify to variety of phases in those zones. Mechanisms of martensite and ledeburite graphite shell in transition zone and martensite graphite shell in hardened zone formation were presented. Furthermore correlation between martensite graphite shell thickness and distance from transition zone was observed.

9

Badania efektów borowania laserowego elementów z żeliwa szarego

Kinal G., Waligóra W.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2005

|

Vol. 50, nr 2

54-58

PL

W pracy przedstawiono badania zmierzające do opanowania technologii borowania laserowego elementów wykonanych z żeliwa szarego. Warstwy powierzchniowe wykonane tą technologią cechują się znaczną mikrotwardością i tym samym dużą odpornością na zużycie tribologiczne.

EN

This paper presents the research on establishing a laser boronizing technology of machine elements made of gray cast iron. Significant microhardness and following high tribological resistance are characteristic for surface layers created with the use of this technology.

10

Analiza wpływu borowania laserowego na zużycie elementów ze stali 16HG

Bartkowiak K., Waligóra W.

Tribologia

|

2002

|

nr 4

1063-1069

PL

W artykule zaprezentowano wpływ obróbki laserowej na zużycie elementów wykonanych ze stali niskowęglowej. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż możliwe jest wprowadzenie boru do warstw przypowierzchniowych elementów ze stali 16HG. Grubość warstwy zawierającej bor po obróbce wykańczającej na całym obwodzie elementów przekracza 0,1 mm. Badania odporności na zużycie badanych próbek przeprowadzono za pomocą testera tribologicznego TO-5. W modelowym węźle tarcia jako przeciwpróbkę wykorzystano węglik spiekany G10. W efekcie przeprowadzonych badań stwierdzono, że stosując borowanie laserowe można uzyskać warstwę wierzchnią, która charakteryzuje się nie mniejszą odpornością na zużycie niż warstwy nawęglanej.

EN

This paper presents wear resistance elements made of low-carbon steel under influence laser boronizing. On the basis of this research it was found that possibility of boron alloying to surface layers of steel 16HG elements is possible. The layer including boron after final treatment of cylindrical samples is 0.1 mm thick on their entire perimeter. Research of resistance wear of those investigated elements was done with tribological tester TO-5. In the modeling friction spot as antispecimen sintered carbides type G10 was used. It was stated that as a result of laser boronizing elements made of 16HG steel a surface layer as wear resistant as layers after carburizing can be achieved.