Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ modeli źródeł ciepła na proces symulacji przetapiania laserowego w środowisku SYSWELD

Poloczek T., Kik T.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 5

60--64

PL

W artykule przedstawiono porównanie przetapiania laserowego do symulacji tego procesu wykonanej w środowisku SYSWELD. Zbadano parametry geometryczne uzyskanych przetopień podczas przetapiania laserem dyskowym TruDisk 3302 oraz diodowym ROFIN DL 020, porównując z danymi z procesu symulacji. Przedstawiono zastosowanie różnorodnych modeli źródeł ciepła i ich wpływ na prawidłowość modelowanego procesu. W wyniku analiz uzyskano rozkłady pól temperatur, które następnie porównano z wynikami z rzeczywistych prób.

EN

The article presents a comparison of laser remelting and simulation of this process carried out in the SYSWELD environment. Geometric parameters of obtained remelts were examined, comparing with the data received from the simulation process. The application of various models of heat sources and their influence on the correctness of the modelled process is presented. As a result of the analyzes, the distributions of temperature fields were obtained, which were then compared to the results from actual tests.

2

On the bonding strength of FE-based self-fluxing alloy coating deposited by different methods on the steel substrate

Feldshtein E., Kardapolava M., Dyachenko O.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2018

|

Vol. 23, no. 2

355--364

EN

In the present paper, the bonding strength of Fe-based self-fluxing alloy coating deposited by plasma spraying, gluing and laser remelting and alloying on the steel substrate have been investigated. When flame melting, a globular structure is formed. Against the background of the solid solution carbide-boride phases are clearly distinguishable, between which the Fe–Fe2B and Fe–FeB eutectic colonies are situated. Laser remelting leads to the formation of metastable structures, reinforced with dendrites, consisting of alloyed Fe-α and Fe-γ. At the low laser beam speeds the coating is melted completely with the formation of a cast structure with the dendrites. When the laser beam speed is increased, the dendritic structure gets fragmented. Structures of coatings alloyed with B4C and remelted by the laser beam vary with the increase of the spot speed. The bonding strength of coating without subsequent remelting decreases by 4–5 times in comparison with remelted. The bonding strength of the reinforced glue coating has adhesive and adhesive-cohesive character. When the load increases in the coating, microcracks develop, which gradually spread to the center of the bonding surface. For plasma coatings after laser remelting without additional alloying, the maximum bonding strength is observed with the minimum laser beam speed. With increasing the laser beam speed it decreases almost 1.5 times. In glue coatings reinforced with B4C particulates by laser remelting, the bonding strength is lower by 1.2–1.4 times in comparison with plasma coating.

3

Analysis of Factors Influencing Dry Sliding Wear Behaviour of Laser Remelted Plasma Sprayed Mo Coating Using Response Surface Methodology

Manjunatha S. S., Manjaiah M., Basavarajappa S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

217--225

EN

Plasma spraying is a process widely used to fabricate wear resistant coatings. However, various problems are associated with plasma spraying out of which poor bonding strength between the coating and the substrate and the high porosity in the as sprayed coatings are of major concern. In order to eliminate these problems and enhance wear performance, the laser remelting process has been used. The laser remelting of plasma sprayed Mo coatings alters the wear mechanism and improves the wear resistance. The wear mechanism and wear volume loss depend on the applied load, sliding speed and sliding distance. Hence, an effort has been made to investigate the effect of process parameters on volume loss using Response Surface Methodology (RSM) based mathematical models. The experiments were planned as per Central Composite Design (CCD). The investigations revealed that the applied load was the most dominant factor affecting the volume loss of the coating. The sliding speed, sliding distance and interaction effects were considered as the next important parameters influencing the volume loss. The investigation also reveals that, the wear volume loss depends on two wear mechanisms, one being the formations of grooves along surface tribo films and other being fracture of splats with delamination of the coating.

4

Surface condition, microstructure and microhardness of boronized layers produced on Vanadis-6 steel after modification by diode laser

Bartkowska A., Jurči P., Bartkowski D., Przestacki D., Hudáková M.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2017

|

Vol. 37

70--75

EN

The paper presents the study results of surface condition, microstructure and microhardness of Vanadis-6 tool steel after diffusion boriding and laser modification by diode laser. As a result of diffusion boriding the layers consisted of two phases: FeB and Fe 2B. A bright area under the continuous boronized layers was visible. This zone was probably rich in boron. As a result of laser surface modification of boronized layers, the microstructure composed of three zones: remelted zone, heat affected zone and the substrate was obtained. The microstructure of remelted zone consisted of boron-martensite eutectic. The depth of laser track (total thickness of remelted zone and heat affected zone) was dependent on laser parameters (laser beam power density and scanning laser beam velocity). The microhardness of laser remelting boronized layer in comparison with diffusion boronized layer was slightly lower. The presence of heat affected zone was advantageous, because it allowed to obtain a mild microhardness gradient between the layer and the substrate.

5

Microstructure and selected properties of boronized layers produced on C45 and CT90 steels after modification by diode laser

Bartkowska A., Bartkowski D., Przestacki D., Talarczyk M.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2016

|

Vol. 36

51--58

EN

The paper presents the study results of macro- and microstructure, microhardness and corrosion resistance of C45 medium carbon steel and CT90 high carbon steel after diffusion boriding and laser modification by diode laser. It was found that the increase of carbon content reduced the thickness of boronized layer and caused change in their morphology. Diffusion boronized layers were composed of FeB and Fe2B iron borides. As a result of laser surface modification of these layers, the microstructure composed of three areas: remelted zone, heat affected zone (HAZ) and the substrate was obtained. Microhardness of laser remelting boronized layer in comparison with diffusion boronized layer was lower. The presence of HAZ was advantageous, because mild microhardness gradient between the layer and the substrate was assured. The specimens with laser boronized layers were characterized by better corrosion resistance than specimens without modified layer.

6

Structural Aspects of Remelting of the AZ91 Magnesium Alloy Surface Layer

Iwaszko J.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 1

13--18

EN

In this study, modification of the AZ91 magnesium alloy surface layer with a CO2 continuous wave operation laser has been taken on. The extent and character of structural changes generated in the surface layer of the material was being assessed on the basis of both macro- and microscopy investigations, and the EDX analysis. Considerable changes in the structure of the AZ91 alloy surface layer and the morphology of phases have been found. The remelting processing was accompanied by a strong refinement of the structure and a more uniform distribution of individual phases. The conducted investigations showed that the remelting zone dimensions are a result of the process parameters, and that they can be controlled by an appropriate combination of basic remelting parameters, i.e. the laser power, the distance from the sample surface, and the scanning rate. The investigations and the obtained results revealed the possibility of an effective modification of the AZ91 magnesium alloy surface layer in the process of remelting carried out with a CO2 laser beam.

7

Influence of nitriding and laser remelting on properties of austenitic stainless steel type X10CrNi18-8 and cavitation erosion resistance

Sitko A., Szkodo M., Kucharski S.

Advances in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, nr 2(48)

21--31

EN

The paper presents properties of surface layers. Surface layers were obtained by using low temperature glow–discharge nitriding process and laser remelting carried out on austenitic stainless steel type X10CrNi18-8. Investigations were done by using an Ultra Nanoindentation Tester (UNHT) in the Warsaw Institute of Fundamental Technological Research. The influence of the above mentioned treatments on obtained surface layers is shown. The values of the Vickers hardness (HV), the irreversible indentation work (Wir), the reversible work (We) and the maximum depth (hmax) during indentation were determined using the method proposed by Oliver and Pharr [1]. On the basis of mechanical properties, the elasticity (Ie) and ductility (Iir) indexes were calculated. Moreover, microstructure cross-section of the austenitic stainless steel after nitriding process and laser remelting was observed using a scanning electron microscope. Cavitation test was performed at a vibratory rig with stationary specimen. On the basis of erosion curves the cavitation resistance was evaluated.

8

Effect of laser modification on structure and selected properties of tool steel

Bartkowska A., Przestacki D., Miklaszewski A., Popławski M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2015

|

Vol. 60, nr 2

12--16

EN

The paper presents test results of boronized VANADIS 6 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness and cohesion of surface layer was investigated. Diffusion boronizing treatment was used in the powder method at the temperature of 900ºC for 5 h .The laser heat treatment was carried out with technological CO2 laser. Laser modification of the boronized layer was carried out with laser power of P = 1.04 kW and at laser beam scanning velocity v: 2.88 mּ min-1, 4.48 m min-1 and laser beam d = 2 mm. After boronizing the microstructure of surface layer had a needle-like iron boride structure. After laser heat treatment, which consisted of remelting a boronized layer, a new layer was obtained which included: remelted zone, heat affected zone and a substrate, with a mild microhardness gradient from the surface to the substrate. The microhardness measured along the axis of track after laser heat treatment of the boronized layer was about 1600 - 1400 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the newly created layer was characterized by better properties in comparison to boronized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań borowanej stali VANADIS 6 po modyfikacji laserowej. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość i kohezję wytworzonej warstwy. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą proszkową w temperaturze 900ºC przez 5 h. Laserowa obróbka cieplna była wykonana przy użyciu lasera CO2. Laserową modyfikację warstwy borowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v: 2,88 m min-1, 4,48 m min-1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po borowaniu struktura warstwy wierzchniej miała iglastą strukturę borków żelaza. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającą się z: strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1600-1400 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej.

9

EDS technique appliance for investigation of laser remelted and alloyed magnesium cast alloys

Konieczny J., Labisz K., Włodarczyk-Fligier A., Polok-Rubiniec M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 69, nr 2

59--63

EN

Purpose: The paper presents the results of the qualitative and quantitative microanalysis of the chemical composition of the MgAl6Zn1 alloy. Design/methodology/approach: The magnesium alloy has been heat treatment at 505°C for 600 min and ageing at 170°C for 720 min. The study was performed on a transmission electron microscope FEI TITAN company operating at 300kV operating voltage. The qualitative and quantitative microanalysis of the chemical composition of the Mg alloy microareas was examined using EDS. Findings: Analysis of the results of the concentration of the main alloying elements in the separation test using various magnifications revealed that with an increase in the share of the magnification of the alloying elements. This increase is referred to a linear, the regression coefficient R2, depending on the test element is in the range 0.84-0.97. Practical implications: Tested MgAl6Zn1 alloy can be applied among the others in automotive industry but it requires additional researches. Originality/value: It was demonstrated that the lower magnesium concentration in the EDS results is connected with the increase of magnification induces an effect of X-rays scattering only from the analysed particles and the effect of Mg matrix is limited.

10

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.

11

Mikrostruktura powłok ZrO2 natryskiwanych plazmowo po przetopieniu laserem

Iwaszko J., Przerada I., Fila K.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 1

14--19

PL

Głównym celem pracy była analiza mikrostruktury powłok tlenkowych na bazie ZrO2 wytworzonych metodą natryskiwania plazmowego i przetopionych za pomocą lasera CO2 o ciągłej charakterystyce pracy. W badaniach mikrostruktury wykorzystano mikroskopię optyczną, skaningową mikroskopię elektronową oraz mikroskopię konfokalną; wykonano także ocenę ilościową porowatości oraz badania geometrii powierzchni. Przeprowadzone badania pozwoliły zobrazować wielkość i charakter zmian mikrostrukturalnych wywołanych przetopieniem i dokonać oceny tych zmian. We wszystkich analizowanych przypadkach stwierdzono znaczącą redukcję porowatości powłok po obróbce laserowej, przy jednoczesnej zmianie morfologii pozostałych w powłoce porów. Obróbce przetopieniowej towarzyszyła wyraźna sferoidyzacja porów i ich koalescencja. W przypadku porów zlokalizowanych w pobliżu granicy powłoka-podłoże wykazano, że ich obecność stanowi w znacznej mierze konsekwencję przekształcania się obszarów, w których pierwotnie występował lokalny brak przyczepności materiału natryskiwanego do podłoża. Charakterystyczną cechą powłok przetopionych był zanik cech laminarności budowy typowej dla powłok wytwarzanych metodą APS, a wynikającej z metodyki nanoszenia tworzywa powłokowego na podłoże. Przetopieniu powłoki tlenkowej towarzyszyło ponadto wyraźne rozdrobnienie mikrostruktury, homogenizacja materiału i zmiana morfologii wyjściowych faz. Konsekwencją zmian w mikrostrukturze i budowie materiału natryskiwanego był znaczący wzrost twardości i odporności na ścieranie analizowanych powłok.

EN

The basic objective of the study was an analysis of the microstructure of ZrO2-based complex oxide coatings obtained by the plasma spraying method, and remelted with the use of the CO2 laser in the continuous operation mode. The optical microscopy, the scanning electron microscopy, and the confocal microscopy techniques were used in the investigation of the microstructure. Besides, a quantitative assessment of porosity and investigation of the surface morphology were performed. The investigations in question allowed us to illustrate the extent and nature of changes caused by the laser surface treatment. In all the analysed cases a significant reduction of porosity of the coatings was observed after the laser treatment with a simultaneous change in the morphology of pores in the coating. Together with the remelting treatment distinct spheroidization of the pores and their coalescence occurred. As for the pores located close to the base-coating interface it was demonstrated that their presence to a large extent results from the transformation of the local areas originally showing lack of adherence of the sprayed material to the base. A characteristic feature of the remelted coatings was the loss of laminability of the microstructure which is typical for the coatings obtained by the use of the APS method, and it results from the methodology of spraying of the coating material over the base. Additionally, distinct fragmentation of the microstructure, homogenization of the material, and a change in the morphology of the output phases were observed with the remelting treatment of the oxide coatings. Significant increases of hardness and abrasion resistance of the analyzed samples were observed as the effects of changes in the microstructure of the sprayed materials.

12

Laser modification of B-Ni galvanic-diffusion layer

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Przestacki D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 1

6--11

EN

The paper presents test results for boronickelized C45 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness, cohesion and wear resistance of surface layer was investigated. The process of galvanic-diffusion boronickelized layer consists of nickel plating followed by diffusion boronizing. For nickel plating Watts bath was used, which uses a combination of nickel sulfate and nickel chloride, along with boric acid. Diffusion boronizing treatment was used in the gas-contact method at temperature 950ºC for 4 h in boronizing powder, containing: amorphous boron, KBF4 as activator and carbon black as a filler. The laser heat treatment (LHT) was carried out with technological laser TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 of nominal power 2.6 kW. Laser modification of the boronickelized layer was carried out with laser power P 1.04 kW and at laser beam scanning rate v: 0.67 m∙min-1, 1.12 m∙min-1, 2.88 m∙min-1 and laser beam d = 2 mm. After boronickelizing the microstructure of surface layer was composed of: compact-continuous subsurface zone of microhardness 1200 HV0,1, and deeper situated zone , at microhardness similar to needle-like iron borides. After laser heat treatment with re-melting, a new layer was obtained, which included: re-melted zone (MZ), heat affected zone (HAZ) and a substrate, with a mild microhardness gradient from the surface to the substrate. The microhardness measured along the axis of track after laser heat treatment of the boronickelized layer was about 1100 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the new layer was characterized by good properties in comparison to boronized and boronickelized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań boroniklowanej stali C45 po laserowej modyfikacji. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość, kohezję i odporność na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy. Proces wytwarzania galwaniczno-dyfuzyjnej warstwy boroniklowanej składał się z: nakładania wstępnej powłoki galwanicznej niklu i następnego borowania dyfuzyjnego. Do niklowania galwanicznego użyto kąpieli Wattsa, która składała się z siarczanu niklawego, chlorku niklawego, kwasu borowego. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą gazowo-kontaktową w temperaturze 950o C w proszku borującym zawierającym bor amorficzny, aktywator KBF4 i wypełniacz w postaci sadzy. Laserowa obróbka cieplna (LOC) była wykonana przy użyciu lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPF TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW. Laserową modyfikację warstwy boroniklowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v: 0,67 m∙min-1, 1,12 m∙min-1, 2,88 m∙min-1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po boroniklowaniu struktura warstwy wierzchniej składa się z: przypowierzchniowej zwartej ciągłej strefy o mikrotwardości 1200 HV0,1 i głębiej położonej o strukturze iglastej odpowiadającej mikrotwardości borkom żelaza oraz rdzenia. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającej się z: strefy przetopionej (SP), strefy wpływu ciepła (SWC) i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1100 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej i boroniklowanej.

13

Laserowa modyfikacja struktury i właściwości wybranych gatunków stali

Popławski M., Piasecki A., Marchewka M.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

798--801

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem parametrów pracy lasera Star Weld Select na mikrostrukturę trzech wybranych stali. Do badań użyto stal węglową 1.0037, stal narzędziową stopową 1.2343 oraz stal austenityczną 1.4301. Zróżnicowanie składu chemicznego badanych materiałów miało istotny wpływ na zmiany mikrostruktury uzyskane pod wpływem działania lasera. Dokonano miejscowego przetopienia oraz wykonano napoiny na powierzchni próbek. Stwierdzono, że gęstość mocy lasera i gatunek obrabianego materiału podłoża ma wpływ na możliwe do uzyskania utwardzenie materiału podłoża, jak i twardość uzyskanej napoiny. Zastosowanie mniejszej gęstości mocy i większej średnicy drutu do napawania skutkuje uzyskaniem mniejszej twardości oraz większej grubości wytworzonej strefy przetopu. Napoiny wytworzone na stali austenitycznej i niskowęglowej konstrukcyjnej charakteryzują się podobnym poziomem twardości. Natomiast wykonanie miejscowego przetopienia stali austenitycznej nie wpłynęło na zmianę jej twardości, niezależnie do warunków pracy lasera. Na podstawie mikroanalizy składu chemicznego metodą EDS stwierdzono, że zastosowanie mniejszej gęstości mocy wpływa na ujednorodnienie składu chemicznego w miejscu przejścia napoiny do materiału rdzenia.

EN

The study shows the results of research on the influence of working parameters of the Star Weld Select laser on the microstructure of three selected steels. Carbon steel 1.0037, alloy tool steel 1.2343 and austenitic steel 1.4301 were used in the experiment. The diversification of composition of researched materials had a significant influence on the change of microstructure obtained as a result of laser action. Local remelting as well as padding welds were applied on the surface of the samples. It was observed that the power density value as well as the type of the base material being worked on, have an influence on the obtained hardening of the base material and the hardness of the obtained padding weld. The application of lower power density and bigger diameter of padding weld wire results in obtaining lower hardness and bigger thickness of the produced remelting zone. Padding welds produced on the austenitic and low-carbon constructional steel are characterized by similar level of hardness. Local remelting of austenitic steel, however, did not influence the hardness, regardless of the laser working conditions. On the basis of the microanalysis of chemical composition with EDS method, it was found out that the application of lower power density increases the homogeneity of chemical composition in the area of transition of the padding weld into the base material.

14

Spawanie blach ze stopu tytanu Ti6Al4V laserem dyskowym

Lisiecki A., Guminior P.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2012

|

R. 56, nr 4

68-73

PL

Opisano wyniki badań procesu spawania laserowego złączy doczołowych blach ze stopu tytanu Ti6Al4V o grubości 2,0 mm za pomocą lasera dyskowego TRUMPF TRUDISK 3302. Wykonano badania mechaniczne, pomiary twardości oraz obserwacje makro i mikroskopowe złączy próbnych. Analizowano wpływ parametrów i warunków technologicznych spawania laserowego na jakość i własności próbnych złączy doczołowych.

EN

It has been described the results of investigation into laser beam process of butt welding of TiAl4V titanium alloy sheets, 2.0 mm in thickness, by means of TRUMPF TRUDISK 3302 disk laser. The test joints were subjected to mechanical testing, hardness measurements and macro- and microscopic observation. The influence of parameters and technological conditions of laser welding on the quality and properties of the test butt joints has been analysed.

15

Comparison of the abrasion wear resistance of the laser alloyed hot work tool steels

Dobrzański L., Jonda E., Labisz K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 2

85-92

EN

Purpose: The paper presents the comparison of the abrasion wear resistance of the laser alloyed hot work tool steels X40CrMoV5-1 and 32CrMoV12-28. Design/methodology/approach: The tribological wear relationships using pin-on-disc test were specified for surface layers subject to laser treatment, determining the friction coefficient, and mass loss of the investigated surfaces. Findings: The performed investigations leads to the conclusions that for both types of steels - X40CrMoV5-1 and 32CrMoV12-28 the wear resistance measured using pin-on-disc, wear resistance test in the metal - metal arrangement, and wear resistance test in the metal - ceramic material arrangement, the wear resistance increases together with the hardness of the surface layer. This relationship is valid for all types of ceramic powders used. It is characteristic for the obtained surface layers, that the high roughness, multiple pores, irregularity, and flashes at the borders increases also together with the increasing of the laser power. Research limitations/implications: In order to evaluate with more detail the possibility of applying these surface layers in tools, further investigations should be concentrated on the determination of the thermal fatigue resistance of the layers. Practical implications: The alloyed layers which were formed on the surface of the hot work steels have shown significant improvement concerning properties. Good properties of the laser treatment make these layers suitable for various technical and industrial applications. Originality/value: A modification of tool steels surface using a laser beam radiation, as well as coating them with special pastes containing carbide particles allows the essential improvement of the surface layer properties - their quality and abrasion resistance, decreasing at the same time the surface quality, what is dependent on the processing parameters such as energy of impulse and the time of its work.

16

Tekstura powłok tlenkowych Cr2O3 natryskiwanych plazmowo i przetopionych za pomocą lasera CO2

Iwaszko J., Szafarska M.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 4

702-706

PL

Głównym celem pracy była identyfi kacja tekstury powłok tlenkowych Cr2O3 natryskiwanych plazmowo i przetopionych za pomocą lasera CO2. Tekstura powłok została określona metodą rentgenowską na podstawie analizy dyfraktogramów i figur biegunowych. Przeprowadzone badania ujawniły w warstwach natryskiwanych obecność tekstury włóknistej z typowym dla tej tekstury symetrycznym usytuowaniem refleksów dyfrakcyjnych na figurze biegunowej i wyraźnie zaakcentowanym środkiem figury. Obecność tekstury w materiale natryskiwanym dowodzi, że pomimo specyficznej budowy powłoki, wynikającej ze sposobu jej formowania, początkowa orientacja, jaka ukształtowała się w materiale w trakcie natryskiwania plazmowego, nie miała charakteru przypadkowego. Wykonane badania wykazały jednak, że stopień steksturowania materiału był niewielki. W przypadku powłok przetopionych laserem CO2 stwierdzono silną koncentrację refleksów na figurach biegunowych świadczących o istnieniu uprzywilejowanej orientacji. Zważywszy, że podczas obróbki przetopieniowej produkty krystalizacji materiału powłokowego sytuują się prostopadle do powierzchni, co wynika z kierunkowości odpływu ciepła w trakcie chłodzenia, obecność tekstury włóknistej wydaje się być w pełni wytłumaczalna. Analiza figur biegunowych oraz dyfraktogramów wykazały, że głównymi składowymi tekstury włóknistej były kierunki <104> oraz <116>. Stwierdzono ponadto, że procesy, które spowodowały uformowanie się tekstury w warstwach natryskiwanych zostały podczas obróbki przetopieniowej zintensyfikowane i pogłębione. Odnotowano ponadto wpływ szybkości chłodzenia (będącej wypadkową parametrów obróbki) na charakter tekstury. Badania składu fazowego wykazały niezmienność składu fazowego analizowanych powłok dowodzącą wysokiej trwałości Cr2O3 w warunkach towarzyszących natryskiwaniu i obróbce przetopieniowej.

EN

The main objective of this study was the identification of the texture of plasma-sprayed Cr2O3 oxide coatings, remelted with the use of a CO2 laser. The texture of the coatings has been determined with the X-ray method on the basis of XRD patterns and pole figures. The conducted research showed the presence of fibre texture in the plasma-sprayed coatings. This fibre texture is featured with the characteristic, symmetrical location of the diffractive reflections on the pole figure and clearly accentuated figure centre. The presence of the texture in the sprayed material proves that despite the specific structure of the coating resulting from the way of shaping it, the initial orientation which has formed in the material during plasma-spraying had no incidental nature. However, the examination has shown that the level of texturizing of the sprayed material was low. The examination of the coatings remelted by means of the CO2 laser has shown strong concentration of reflections on the pole figure from the analysed crystallographic planes which evidence the existence of preferential orientation in the examined material. Considering that during the remelting treatment, the crystallization process of the coating material proceeds from deeper layers of the coating towards its surface which directly results from the directionality of the heat outflow during the treatment, the presence of the fibre texture seems to be explainable. The analysis of the pole figures and the XRD patterns have shown that this is a fibre texture, the main components of which were <104> and <116> directions. Besides, it has been found that the processes which have caused formation of the texture in the spread layers during the remelting treatment have been intensified and deepened. Additionally, the impact of a cooling rate (being the resultant of the assumed remelting parameters) on the nature of the texture has been stated. The examination of the phase composition has shown the permanence of the phase composition of the coatings which proves high durability of the Cr2O3 oxide in the conditions accompanying the spraying and remelting treatment.

17

Morfologia mikrostruktury warstwy wierzchniej stopów aluminium po nadtapianiu laserowym w warunkach kriogenicznych

Serbiński W., Majkowska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 1

38-41

PL

W pracy przedstawiono koncepcję i efekt oddziaływania wiązki lasera w warunkach kriogenicznych na powierzchnię stopów aluminium. Uzyskano znaczącą zmianę mikrostruktury stopu AlSi13Mg1CuNi w obszarze oddziaływania wiązki lasera oraz gwałtownego chłodzenia. W rezultacie ukształtowano warstwę wierzchnią stopu aluminium, która w zależności od parametrów nadtapiania wykazuje strukturę drobnoziarnistą, nanokrystaliczną lub amorficzną.

EN

The method and equipment for laser treatment of the aluminium alloys at cryogenic temperature have been presented (Fig. 1). The considerable influence of laser beam and rapid quenching on the microstructure surface layer of the AlSi13Mg1CuNi alloy is obtained. In result formed the surface layer of the aluminium alloy, which in dependence of remelting parameters shows the fine-grained (Fig. 7, 8), nanocrystalline or amorphous structure (Fig. 6).

18

Wpływ laserowego przetapiania i stopowania na strukturę i własności warstw wierzchnich stali X40CrMoV5-1

Dobrzański L. A., Jonda E., Klimpel A., Lisiecki A.

Przegląd Spawalnictwa

|

2009

|

R. 81, nr 3

3-8

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu warunków technologicznych i parametrów przetapiania laserowego lub stopowania laserowego węglikami NbC i TiC na strukturę i własności warstwy wierzchniej stali stopowej narzędziowej do pracy na gorąco X40CrMoV5-1. Próby przetapiania i stopowania laserowego wykonano za pomocą lasera diodowego dużej mocy (HPDL). Badania wykazują, że w zależności od rodzaju zastosowanych proszków węglików oraz mocy lasera (HPDL) możliwe jest kształtowanie struktury i własności warstwy wierzchniej badanej stali. Przetapianie laserowe warstwy wierzchniej badanej stali w atmosferze argonu bez wprowadzania dodatków stopujących do ciekłego jeziorka metalu w całym zakresie zastosowanej mocy lasera prowadzi do utworzenia drobnoziarnistej struktury dendrytycznej, o kierunku krystalizacji zgodnym z kierunkiem odprowadzenia ciepła ze strefy oddziaływania wiązki lasera. W wyniku przetapiania laserowego lub stopowania laserowego następuje zmiana własności warstwy wierzchniej badanej stali, w porównaniu do analogicznych własności stali uzyskanych w wyniku konwencjonalnej obróbki cieplnej, która zależy od mocy lasera użytej do przetapiania lub stopowania laserowego. Wzrostowi twardości warstwy wierzchniej uzyskanej w wyniku przetapiania lub stopowania węglikami TiC lub NbC przy użyciu lasera HPDL towarzyszy wzrost własności trybologicznych w porównaniu do stali poddanej konwencjonalnej obróbce cieplnej.

EN

The results of remelting and alloying laser parameters on the structure and properties of the surface layer of the X40CrMoV5-1 hot work tool steels, using the high power diode laser (HPDL) are presented. Investigation indicate the influence of the alloying carbides on the structure and properties of the surface layer of investigated steel depending on the kind of alloying carbides and power implemented laser (HPDL). Laser alloying of surface layer of investigated steel without introducing alloying additions into liquid molten metal pool, in the whole range of used laser power, causes size reduction of dendritic microstructure with the direction of crystallization consistent with the direction of heat carrying away from the zone of impact of laser beam. Remelting of the steel without introducing into liquid molten pool the alloying additions in the form of carbide powders, causes slight increase of properties of surface layer of investigated steel in comparison to its analogical properties obtained through conventional heat treatment, depending on the laser beam power implemented for remelting. The increase of hardness of surface layer obtained throughout remelting and alloying with carbides by high power diode laser is accompanied by increase of tribological properties, when comparing to the steel processed with conventional heat treatment.

19

Structure and properties of surface layer of hot-work tool steels alloyed using high power diode laser

Dobrzański L. A., Jonda E., Labisz K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

617-621

EN

Purpose: In this paper the results of remelting and alloying laser parameters on the structure and properties of the surface layer of the X40CrMoV5-1 and 32CrMoV12-28 hot work tool steels, using the high power diode laser (HPDL) are presented. Design/methodology/approach: The effect was determined of the main alloying parameters on hardness, abrasive wear resistance and roughness. The hot work tool steels conventionally heat treated were used as reference material and the tantalum carbide was used as an alloying material. The remelted layers which were formed in the surface of investigated hot work tool steels were metallographically examined and analyzed using a hardness testing machine. Findings: It was found out in examinations of the surface layer that it can be possible to obtain high quality top layer with higher hardness and abrasive wear resistance compared to material after conventional heat treatment. Research limitations/implications: The surface layer and its properties are elements which are critical for lifetime of tools and parts of machines and also for lifetime of whole technical equipment. If the working surface of a tool or its part is exposed to rough friction, an intensive mass and volume loss occurs. In this case it is reasonable to produce a surface layer which is extremely wear resistant to avoid the mass and volume loss. Originality/value: The research results of this type of heat treatment show that there is a possibility of applying the worked out technology to manufacturing or regeneration of chosen hot working tools.

20

Laser surface treatment of the hot work tool steel alloyed with TaC and VC carbide powders

Dobrzański L. A., Jonda E., Klimpel A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 1

53-60

EN

Purpose: The paper presents investigation results of the structure and properties of alloying surface layer of the X40CrMoV5-1 hot work tool steel, using the high power diode laser HPDL. Tantalum and vanadium carbides powders were used for alloying and the X40CrMoV5-1 conventionally heat treated steel was used as reference material. Design/methodology/approach: Metallographic examinations of the material structures after laser alloying surface layer were made on light microscope and transmission electron microscope. The resistance research has been done with the use of the pin-on-disc method. Hardness tests were made with Rockwell method in C scale. Findings: It was found out in examinations of the surface layer that it can be possible to obtain high quality top layer with better properties compared to material after a standard heat treatment. Research limitations/implications: In this research two powders (TaC and VC) were used for alloying of the surface layer of investigated steel. Practical implications: The structure as well as improvement of mechanical properties is a practical aim of this work as well as improvement of hardness as a very important properties for practical use. Originality/value: The research results of this type of heat treatment show that there is a possibility of applying the worked out technology to manufacturing or regeneration of chosen hot working tools.