Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological properties of textured diamond-like carbon coating

Kalinowski Artur

Technical Transactions

|

2023

|

Vol. 120, iss. 1

art. no. e2023004

EN

This paper presents selected mechanical and tribological properties of DLC coatings (diamond-like carbon coatings) and the results of an applied texture to improve these properties under specific circumstances. It presents the results of the selection of parameters for the laser-texturing process of DLC coatings using a picosecond laser with a wavelength of 343 nm.

2

Mechanizm formowania powierzchni stopów na bazie niklu przy obróbce laserowej prowadzonej strumieniem wody

Jemielniak Krzysztof

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 7

26

PL

Cięcie wiązką laserową prowadzoną strumieniem wody (waterjet guided laser - WJGL) jest stosunkowo nową techniką precyzyjnej obróbki materiałów trudnoobrabialnych. Ma ona pewne cechy szczególne wynikające z interakcji między laserem, strumieniem wody i przedmiotem obrabianym. Tu omówiono formowanie powierzchni przy obróbce tą techniką stopu na bazie niklu.

3

Wpływ tlenków itru i glinu jako dodatków do spiekania na ablację laserową azotku krzemu

Cieśla Natalia, Rutkowski Paweł, Kata Dariusz, Zientara Dariusz, Ziąbka Magdalena

Materiały Ceramiczne

|

2021

|

T. 73, nr 2

71--81

PL

Praca dotyczy badań nad laserową obróbką ubytkową w trybie pracy ciągłej materiału polikrystalicznego z azotku krzemu z dodatkiem 5% i 10% wagowych tlenków itru i tlenku. Materiały otrzymano metodą prasowania na gorąco w 1750 °C. Scharakteryzowano je pod kątem zagęszczenia, składu fazowego, mikrostruktury oraz właściwości cieplnych. Spieki wykazywały różny skład, stopień zagęszczenia, a co za tym idzie różną dyfuzyjność cieplną i przewodność. Polikryształy poddano obróbce laserowej przy użyciu lasera światłowodowego domieszkowanego iterbem o długości 1064 nm. Do obróbki wykorzystano 40-mikronową plankę wiązki, prędkość procesu 1 mm/s i moc 40 W. Badano szerokość i głębokość cięcia laserowego oraz strefę wpływu ciepła. Na podstawie charakterystyki materiału przeanalizowano wpływ dodatków tlenkowych poprawiających spiekanie na obróbkę laserową azotku krzemu.

EN

The work concerns research on continuous work laser subtractive processing of silicon nitride polycrystalline material with 5% and 10% by weight of yttria and alumina additions. The materials were obtained by hot-pressing method at 1750 °C. They were characterized in terms of densification, phase composition, microstructure, and thermal properties. The sinters showed various composition, degree of densification and resulting it different thermal diffusivity and conductivity. The polycrystals were laser treated using a 1064 nm ytterbium doped fibre laser. The 40 microns beam spot, 1 mm/s process speed and a power of 40 W were used for processing purposes. The width and depth of the laser cutting as well as heat influenced zone were investigated. The influence of oxides sintering additives on the laser processing of silicon nitride was analysed basing on the material characterization.

4

Mikroobróbka laserowa metali

Barbucha Robert

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2020

|

nr 3-4

69--71

PL

Nowoczesne lasery oferują bardzo precyzyjną i zazwyczaj niemożliwą dla innych technologii modyfikację materiału. Mikroobróbka laserowa umożliwia mikrowiercenie, mikrocięcie oraz mikroznakowanie materiałów półprzewodnikowych, metali, szkieł, ceramik oraz tworzyw sztucznych. Znajduje ona zastosowanie w przemyśle samochodowym, przy produkcji urządzeń AGD czy do znakowania szkła lub stali. Mikroobróbka laserowa ma jednak szczególne znaczenie przy precyzyjnym cięciu cienkich blach metalowych.

5

Effects of CO2 and Nd:YAG laser remelting of the Ti6Al4V alloy on the surface quality and residual stresses

Jażdżewska M.

Advances in Materials Science

|

2020

|

Vol. 20, nr 1(63)

82--90

EN

The titanium alloys are materials susceptible to tribological wear and the laser treatment can be applied in surface treatment processes to obtain for example higher hardness level. From the other side, it is important to take into consideration, that hardness increase that can be connected with cracks . The aim of this research was to investigate the effects of different lasers and the process parameters on the form and level of residual stresses in the Ti6Al4V alloy, which determine the initiation and propagation of cracking. Two lasers were used, the CO2 and Nd:YAG lasers. The specimens were remelted in liquid nitrogen, water or calm air at different pre-heating temperature. The different laser power and scan rates were applied. The increase in energy density increased the number of cracks, the change of an environment and pre-heating affected alo the surface cracking. The cracks observed after remelting with Nd:YAG laser were longer than those observed after treatment with CO2 laser. The compressive stresses after the CO2 laser treatment, and tensile stresses after treatment with the Nd:YAG laser, were found. The appearance of cracks was attributed to an excessive energy density. The different distribution of heat energy inside and around the laser tracks was discussed as the origin of presence either tensile or compressive stresses in the alloy treated with different lasers.

6

Operational properties of the cermet electro-spark coatings after laser treatment – technology and application

Radek Norbert, Pietraszek Jacek, Konstanty Janusz

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2019

|

Vol. 1, nr 1

797--804

EN

The paper is concerned with determining the influence of the laser treatment process on the properties of electro-spark coatings. The properties of the coatings after laser treatment were assessed based on following methods: microstructure and X-ray diffraction analysis, adhesion tests, roughness measurement, hardness tests, tribological properties and application tests. The tests were carried out on WC-Co coating (the anode) obtained by electro-spark deposition over carbon steel C45 (the cathode) and molten with a laser beam. The coatings were deposited by means of the EIL-8A and they were laser treated with the Nd:YAG. The tests show that the laser-treated electro-spark deposited WC-Co coatings are characterized by lower hardness, higher seizure resistance, roughness and adhesion. The laser treatment process causes the homogenization of the chemical composition, the structure refinement and the healing of microcracks and pores of the electro-spark deposited coatings. Laser treated electro-spark deposited coatings are likely to be applied in sliding friction pairs and as protective coatings.

7

Wycinanie z laserową precyzją

Świetlicki Oskar

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2019

|

nr 11-12

36--38

PL

Obróbka laserowa staje się coraz popularniejszą metodą cięcia stosowaną w przemyśle. Właściwości promieniowania laserowego umożliwiają wykonanie wielu precyzyjnych operacji technologicznych z użyciem właściwie każdego materiału z wydajnością i dokładnością zdecydowanie przewyższającą konwencjonalne techniki obróbki.

8

Laserowa modyfikacja dyfuzyjnie chromowanej stali z użyciem Cr2O3 jako źródła chromu : badania wstępne

Bauer Iwona, Paczkowska Marta

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 12

2026--2027

PL

Omówiono wstępne wyniki badania wpływu laserowej modyfikacji dyfuzyjnie chromowanej stali z użyciem Cr2O3 jako źródła chromu na mikrostrukturę i właściwości stali C45. Warstwy chromowane wytworzono metodą proszkową. Przeprowadzono ocenę mikrostruktury i składu chemicznego. Oznaczono grubość, chropowatość i twardość warstwy powierzchniowej. Laserowa obróbka cieplna stali C45 po chromowaniu dyfuzyjnym może wpłynąć na wzrost czasu eksploatacji części maszyn i urządzeń pracujących w różnych gałęziach przemysłu.

EN

A diffusion – chromized C45 steel was laser-modified Cr2O3 as a source of Cr to study effect of the modification on microstructure and properties of the steel. The powder-pack method was used. The microstructure and chem. composition as well as thickness, porosity and hardness of the surface layer were measured. An improvement of the steel was achieved.

9

Wpływ stanu strukturalnego na skutki obróbki laserowej stali o różnym składzie chemicznym. Cz. 2, Stale konstrukcyjne stopowe

Berkowski Leopold

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 2

165--178

PL

Praca obejmuje drugą część badań przyczynkowych nad oceną stanu strukturalnego stali o różnym składzie chemicznym w strefie grzania laserowego, realizowanych w Instytucie Obróbki Plastycznej oraz w Instytucie Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. W pierwszej części [1] badano skutki obróbki laserowej stali węglowych o różnej zawartości węgla; od około 0,04 %C (stal E04J) do 0,8 %C (stal N8E). W niniejszym artykule oceniano podobnie skutki obróbki laserowej pięciu stali konstrukcyjnych o różnym składzie chemicznym (18HGT, 33H3MF, 38HMJ, 40H i 45) w stanie zahartowanym i ulepszonym cieplnie oraz porównano skutki obróbki laserowej stali 33H3MF i 38HMJ (przeznaczonych do azotowania) w stanie przed i po azotowaniu; przy czym grubość warstwy dyfuzyjnej wynosiła około 0,6 mm. Badania wykazały, że twardość po zahartowaniu laserowym zależy przede wszystkim od zawartości węgla w stali, natomiast odporność na odpuszczające działanie temperatury od zawartości węglikotwórczych składników stopowych. Stwierdzono ponadto, że – podobnie jak w przypadku stali węglowych – parametry zahartowanego obszaru (głębokość i szerokość warstwy) zmniejszają się ze wzrostem prędkości przemieszczania się wiązki światła lasera. Obserwacje strukturalne wykazały, że warstwa obrobiona ciepl-nie zawiera różniące się między sobą obszary; strefa, a także liczne drobne pęknięcia ułożone zgodnie z kierunkiem odprowadzenia ciepła oraz (podobnie jak w pracy [1]) szczeliny ułożone prostopadle do powierzchni próbki i pęcherze. Stwierdzono zróżnicowane struktury hartowania w strefie przetopionej. W drugiej części badań oceniono rozkłady twardości warstw azotowanych stali 33H3MF i 38HMJ. Stwierdzono, że różnią się one głębokością utwardzenia i wyraźnie twardością przy powierzchni, a war-stwa stali 33H3MF ma w tej części znacznie większą twardość. Zauważono również, że obróbka laserowa niszczy warstwę dyfuzyjną (powierzchniową), powodując powsta-nie pęcherzy, które w niektórych przypadkach są przyczyną tworzenia się nieciągłości powierzchni, a także że twardość przetopionej warstwy dyfuzyjnej jest o około 400 jednostek HV0,1 mniejsza od twardości warstwy azotowanej.

EN

This paper covers the second part of adjunctive studies assessing the structural state of steel with different chemical compositions in a laser heating zone, conducted at the Metal Forming Institute and at the Institute of Machines and Transportation of the Poznań University of Technology. The first part [1] investigated the effects of laser treatment of carbon steels with varying carbon content; from approx. 0.04 %C (E04J steel) to 0.8 %C (N8E steel). Similarly, this article assesses the effects of laser treatment of five construc-tional steels with varying chemical compositions (18HGT, 33H3MF, 38HMJ, 40H and 45) in hardened and heat-treated state, and the effects of laser treatment of 33H3MF and 38HMJ steels (intended for nitriding) were compared in pre- and post-nitrided state; where the thickness of the diffusion layer was approx. 0.6 mm. Tests showed that hardness after laser treatment depends, above all, on carbon content in the steel, while resistance to the tempering action of temperature depends on the content of carbide-forming alloying ingredients. Moreover, it was determined that – similarly as in the case of carbon steels – the parameters of the hardened area (depth and width of the layer) decrease as the laser beam’s speed of travel increases. Structural observations revealed that the heat-treated layer contains differing areas; the heat-affected zone, and numerous fine cracks oriented in the direction of heat take-off, as well as (similarly as in paper [1]), crevices arranged perpendicularly to the sample’s surface, and bubbles. Different har-dening structures were observed in the melted zone. In the second part of studies, hard-ness distributions of nitrided layers of 33H3MF and 38HMJ steels were evaluated. It was determined that they differ in hardening depth, and clearly, in near-surface hardness; and the layer of 33H3MF steel has substantially higher hardness in this layer. It was also observed that laser treatment destroys the diffusion (surface) layer, causing bubbles to form, which are the cause of surface discontinuities in certain cases, as well as that the hardness of the melted diffusion layer is approx. 400 HV0.1 units lower than the hardness of the nitrided layer.

10

Wpływ stanu strukturalnego na skutki obróbki laserowej stali o różnym składzie chemicznym. Cz. 3, Stale narzędziowe

Berkowski Leopold

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 4

307--326

PL

Praca stanowi trzecią część większej całości, przyczynkowych badań w zakresie technologii laserowych stali o różnym składzie chemicznym. W pierwszych dwóch częściach omówiono skutki obróbki laserowej stali węglowych [1] i konstrukcyjnych stopowych [2]. W pierwszej części pracy wykazano, że wzrost zawartości węgla powoduje wyraźny wzrost twardości zahartowanej laserowo stali, wpływa na kształt warstwy oraz na charakter nieciągłości powstałych w strefie przetopionej. W badaniach pro-wadzonych w części drugiej potwierdzono znaczenie udziału węgla oraz oceniono wpływ składników stopowych na odpuszczalność stali. Wykazano ponadto, że obróbka laserowa niszczy warstwę dyfuzyjną, azotowaną. Badania, których wyniki zawiera niniejsza praca są owocem współpracy trzech ośrodków badawczych: Instytutu Fraunhofera IPT – Aachen, Instytutu Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej oraz Instytutu Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Praca zawiera wyniki badań skutków obróbki laserowej stali NC11LV w stanie wyjściowym (wyżarzonym) i zahartowanym z różnej temperatury, także w warstwach położonych w różnej od siebie odległości. Ponadto praca zawiera ocenę jakości stopowania, z pomocą proszków o różnej zawartości składników stopowych stali przeznaczonej na narzędzia kuźnicze. Struktura wyjściowa stali NC11LV była martenzytyczna z niewielką ilością austenitu szczątkowego po hartowaniu z temperatury 1020oC oraz zawierającą austenit z niewielką ilością węglików po hartowaniu z temperatury 1150oC. Stwierdzono, że twardość stali w strefie przetopionej (około 500 HV0,1) jest zbliżona do twardości stali NC11LV zahartowanej z temperatury 1150oC, a w strefie przejściowej rozrzut wyników pomiarów twardości jest nieregularny; bardziej w strefie hartowania wstępnego z temperatury 1020oC. Natomiast wpływ prędkości przemieszczania się wiązki światła lasera na stan strefy przypowierzchniowej próbki jest podobny jak w pracach [1–2]; wzrost prędkości powoduje zmniejszenie „parametrów” warstwy. Z badań wynika, że obróbka laserowa niezależnie od stanu wyjściowego (temperatury hartowania) nie po-woduje korzystnych zmian warstwy wierzchniej stali NC11LV. Pozytywne rezultaty uzyskano natomiast w badaniach nad technologią stopowania narzędzi kuźniczych ze stali WCL. W próbkach stopowanych z pomocą proszku Mo/VC wyznaczono temperaturę odpuszczania stopowanych warstw (600oC), wyższą od temperatury odpuszczania stali szybkotnących. W badaniach nad doborem technologii oceniono piętnaście wariantów, w których zastosowano trzy grupy proszków o różnym składzie chemicznym WC/Co, WC/Co/Cr i Mo/VC w odpowiednim stosunku składników i wielkości dozowania. Przeprowadzono badania strukturalne otrzymanych warstw. Na podstawie oceny właściwości uzyskanych podczas pomiarów twardości, własności mechanicznych (próby zginania i badań zmęczeniowych) oraz badań odporności na zużycie ścierne, wybrano warunki najlepszej technologii. Zastosowane w badaniach azotowanie – podobnie jak poprzednio – spowodowało pogorszenie jakości warstwy stopowanej.

EN

This article is the third in a series of studies concerning laser treatment technologies applied to steel with different chemical compositions. The effects of laser treatment of carbon steels [1] and constructional alloy steels [2] are discussed in the first two articles. In the first one, it is demonstrated that increasing carbon content results in clear growth of the hardness of laser-hardened steel, affects the shape of the layer and the character of discontinuities forming in the melted zone. In the second, the significance of carbon share was confirmed and the influence of alloying elements on temperability of steel was evaluated. Moreover, it was demonstrated that laser treatment destroys the diffusive, nitrided layer. The test results found here are the fruit of collaboration between three research centers: Fraunhofer Institute for Production Technology IPT – Aachen, Insti-tute of Industrial Machinery and Transportation of Poznań University of Technology and the Metal Forming Institute in Poznań. This article contains results of laser treat-ment tests performed on NC11LV steel in its initial (annealed) state and hardened at different temperatures, including in layers situated at varying distances from one an-other. Furthermore, the article provides an evaluation of the quality of alloying by means of powders with varying contents of alloying ingredients of the steel intended for forging tools. The initial structure of NC11LV steel was martensitic with a small amount of residual austenite after hardening at 1020oC, and containing austenite with a small amount of carbides after hardening at 1150oC. It was determined that the hardness of steel in the melted zone (approx. 500 HV0.1) is similar to the hardness of NC11LV steel hardened at 1150oC, and in the transitional zone, the dispersion of hardness measure-ment results is irregular; more so in the initial hardening zone at 1020 oC. The influence of laser beam travel speed on the state of the specimen’s near-surface layer is similar as in articles [1–2]; increasing travel speed reduces the layer’s “parameters”. Tests show that, regardless of the initial state (hardening temperature), laser treatment does not result in beneficial changes of the surface layer of NC11LV steel. However, positive re-sults were obtained in tests of alloying technology for forging tools made of WCL steel. In specimens alloyed using Mo/VC powder, tempering temperature of the alloyed layers was determined (600oC), higher than the tempering temperature of high-speed tool steels. Fifteen variants were evaluated in tests on the selection of technology, in which three groups of powders with different chemical compositions were applied: WC/Co, WC/Co/Cr and Mo/VC, in the appropriate proportion of ingredients and doses. Struc-tural tests of the layers obtained were carried out. Based on evaluation of properties obtained during hardness measurements, tests of mechanical properties (bending and fatigue tests) as well as abrasion resistance tests, the conditions of the best technology were selected. Nitriding applied in the tests caused the quality of the nitrided layer to deteriorate - similarly as before.

11

Combined method for surface hardening of Р6M5 steel by deposition of N + Ti and N + Cr diffusion coatings and selective laser post-treatment of substrate

Pashechko Mykhaylo, Kindrachuk Myroslav, Khyzhnyak Viktor, Tisov Oleksandr, Zagrebelniy Volodymyr, Yurchuk Alina

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 1

9--13

EN

The main aim of current research is to improve wear resistance of tool steels. Chemical heat treatment is a well-known method to do this. Nitriding is a well known method of improving surface hardness and wear resistance. Due to high hardness, low thickness, these coatings often crack and spall out of the substrate. We supposed that varying hardness and composition of the coating will facilitate wear resistance and will help to avoid coating cracking. In this order we propose to use selective laser treatment of cutting edge by laser beam after chemical heat treatment. This locally changes the structure of steel, thus changing the thickness and hardness of coating. A following chemical heat treatment was done — single- (nitriding with laser pre-treatment) and bilayer (nitriding + metallization with laser post-treatment) coatings. Laser post-treatment provides local hardening of steel substrate, with no influence on diffusion layer chemistry. In a work we considered the structure, phase and chemical composition, microhardness of surface areas of steel P6M5 (substitute of PN SW7M, EN HS6–5–2) after chemical heat treatment: nitriding with further titanizing or chromizing and laser post-treatment. For this we used laser installation LATUS-31, radioelectron microscope REMMA 101A. The content of chemical elements was determined by EDS (heavy elements) and WDS (light elements) methods using REMMA 101A built-in facilities. Dry wear test was performed in sliding conditions using block-on-ring test layout. It is proved that combined coatings have better wear resistance versus coatings formed by common nitriding. Laser treatment of substrate prior to chemical heat treatment has a superior effect on the properties of diffusion coatings, increasing their wear resistance in order of two (compared with untreated coatings) Results of analysis indicate that nitrochromized coating on laser post-treated tool steel P6M5 has the best wear resistance under dry sliding friction.

PL

Nowoczesny materiał do produkcji narzędzi skrawających musi mieć dużą wytrzymałość mechaniczną, odporność na zużycie i efektywny stosunek ceny do jakości. Obecnie większość materiałów ma niewystarczającą odporność na zużycie, co powoduje brak narzędzi do cięcia materiałów. Skuteczną metodą wzmacniania stosunkowo niedrogich materiałów takich jak stal P6M5 i inne (substytut PN SW7M, EN HS6– 5–2) jest stosowanie ochronnych powłok dyfuzyjnych. Jedną z powszechnych metod obróbki cieplno-chemicznej jest azotowanie. Jednak taka obróbka ma szereg wad: długi czas trwania procesu, mała grubość powłoki, której duża twardość prowadzi do znacznego gradientu właściwości mechanicznych między warstwą dyfuzyjną a materiałem osnowy. Aby zredukować czas azotowania, proponujemy wstępną obróbkę laserową materiału podstawowego. Azotowanie z następującym nasyceniem tytanem i chromem pozwala dodatkowo poprawić właściwości skrawające stali P6M5. Jednak nasycenie metalu w temperaturze powyżej 1000°С prowadzi do całkowitego odpuszczania materiału osnowy pod badaną powłoką. Aby temu zapobiec, proponujemy przeprowadzenie obróbki laserowej po obróbce cieplno-chemicznej.

12

Influence of laser treatment on properties of high speed tool

Ulewicz R., Nový F.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 10

195--200

EN

The paper presents the results of heat treatment tests of HS6-5-2 high speed steel with laser working in continuous mode. The tests used steel in the delivery state as well as steel after fluid treatment aimed at diffusion enrichment of the surface layer with carbon and nitrogen. The aim of the research is to determine changes in the structure of steel enriched with carbon and nitrogen and then subjected to the impact of the laser beam.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań obróbki cieplnej laserem pracującym w trybie ciągłym stali szybkotnącej HS6-5-2. W badaniach wykorzystano stal w stanie dostarczenia, jak również stal po fluidalnej obróbce mającej na celu wzbogacenie dyfuzyjne warstwy wierzchniej w węgiel i azot. Celem badań jest określenie zmian struktury stali wzbogaconej w węgiel i azot, a następnie podanej oddziaływaniu wiązki lasera.

13

Analiza zjawisk cieplnych procesu obróbki laserowej w warunkach kriogenicznych

Lisiecki A., Ślizak D., Kukofka A., Waląg G.

Spajanie Materiałów Konstrukcyjnych

|

2018

|

Nr 2 (40)

16--18

PL

Bardzo wysoka gęstość mocy wiązki laserowej jako źródła energii cieplnej jest powodem, dla którego technologie laserowe często znajdują zastosowanie do modyfikacji lub regeneracji warstw powierzchniowych części maszyn i mechanizmów. Umożliwiają one wytworzenie warstw o wymaganych właściwościach mechanicznych, odpornych na zużycie ścierne bądź działanie szkodliwych mediów, również w wysokich temperaturach. Techniki laserowe stosowane przy obróbce powierzchni dzieli się na przetopieniowe, bezprzetopieniowe, natapianie oraz technologie wykorzystujące proces odparowania.

14

Wpływ stanu strukturalnego na skutki obróbki laserowej stali o różnym składzie chemicznym. Cz. 1, Stale węglowe

Berkowski L.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 2

127--138

PL

Obróbka laserowa, zwłaszcza hartowanie laserowe, wykorzystuje dużą energię promieniowania laserowego do grzania niewielkich powierzchni obrabianego materiału oraz jego przewodność cieplną, celem uzyskania szybkiego ochłodzenia podgrzanego obszaru. Specyficzne warunki i efekty stosowania obróbki sprawiają, że technologia stała się w wielu przypadkach bardzo atrakcyjna. W niniejszym opracowaniu podjęto próbę oceny wpływu stanu strukturalnego stali, związanego ze składem chemicznym, na skutki obróbki laserowej. W pierwszej części oceniono stale węglowe w różnej zawartości węgla i obrabianych w miarę ustalonych warunkach; badania przeprowadzono na jednym urządzeniu (laser technologiczny CO2 firmy TRUMPF), przy zmieniającej się prędkości przesuwania się wiązki światła lasera – 16, 24, 32 i 64 mm/s. Metodą pomiaru twardości HV0,1 wyznaczono parametry warstwy (głębokość i szerokość na głębokości 0,3 mm), przeprowadzono obserwację struktury stali E04j, 15, 35, 45, 55, N7E i N8E z pomocą mikroskopu świetlnego. Spodziewano się określić wpływ zawartości węgla w stali oraz wpływ intensywności grzania wiązką światła lasera na strukturę i właściwości warstwy zahartowanej z przetopieniem stali węglowej, także po tradycyjnym odpuszczaniu. Badania wykazały, że wzrost zawartości węgla w stalach węglowych w przedziale 0,04–0,70% C (stale E04J, 15, 35, 55 i N7E) powoduje wzrost twardości po hartowaniu laserowym – odpowiednio – od 314 HV0,1 do 1054 HV0,1 (po odpuszczaniu twardość została proporcjonalnie obniżona), lecz nie wpływa istotnie na tzw. parametry warstwy (głębokość i szerokość na głębokości 0,03 mm). Wpływa natomiast na jej kształt: stosunek głębokości do szerokości warstwy, który dla stali E04J, 45 i N8E wynosił odpowiednio – 1,16; 0,97 i 0,69. Zawartość węgla wpłynęła również na charakter nieciągłości, w strefie zahartowanej po przetopieniu; w stalach o mniejszej zawartości C pojawiły się pęcherze, o większej – szczeliny. Badania wykazały ponadto, że zwiększenie prędkości przemieszczania się wiązki światła lasera powoduje zmniejszenie głębokości zahartowanej warstwy.

EN

Laser treatment, particularly laser hardening, utilizes the high energy of laser radiation to heat small surfaces of the treated material as well as the material’s thermal conductivity in order to achieve rapid cooling of the heated area. Specific conditions and effects of applying such treatment have made this technology attractive in many cases. This paper undertakes to assess the influence of the structural state of steel related to chemical composition on the effects of laser treatment. The first part contains an assessment of carbon steel with varying carbon content, treated under relatively stable conditions; tests were performed on one machine (technological CO2 laser from TRUMPF), at a changing laser beam travel speed – 16, 24, 32 and 64 mm/s. The method of HV0.1 hardness measurement was used to determine the layer’s parameters (depth and width at 0.3 mm depth), and observations of the structure of E04J, 15, 35, 45, 55, N7E and N8E steels were conducted under a light microscope. It was expected to determine the influence of carbon content in steel and the influence of laser beam heating intensity on the structure and properties of the layer hardened with melting of carbon steel, including after traditional tempering. Tests showed that increasing carbon content in carbon steels within the range of 0.04–0.70% C (E04J, 15, 35, 55 and N7E steels) increases hardness after laser hardening – respectively – by 314 HV0.1 to 1054 HV0.1 (after tempering, hardness was reduced proportionally), however it does not have a significant impact on the so-called layer parameters (depth and width at 0.03 mm depth). It does, however, affect its shape; the layer’s depth to width ratio was, respectively for E04J, 45 and N8E steels – 1.16; 0.97 and 0.69. Carbon content also affected the nature of discontinuities in the hardened zone after melting; bubbles appeared in steels with lower C content, and crevices in steels with higher C content. Tests also revealed that increasing laser beam travel speed reduces the depth of the hardened layer.

15

Koncepcja i badania eksperymentalne kształtowania elementów cienkościennych przy pomocy hybrydowej metody laserowo-mechanicznej

Kurp P.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 4

357--368

PL

W niniejszym artykule autor przedstawia założenia oraz wstępne wyniki badań doświadczalnych procesu kształtowania elementów cienkościennych przy pomocy hybrydowej metody laserowo-mechanicznej. W prezentowanej metodzie została użyta nieruchoma wiązka laserowa o przekroju prostokątnym. Autor prezentuje m.in.: główną ideę metody hybrydowej, jedną z wybranych do realizacji koncepcji, projekt stanowiska oraz wykonane stanowisko do gięcia cienkościennych rur i dyfuzorów stożkowych stosowanych w budowie silników lotniczych. Docelowym materiałem badań są żarowytrzymałe nadstopy niklu Inconel 618 i Inconel 625 oraz żaroodporne stale martenzytyczne AISI 410 i AISI 325. Materiały te, ze względu na ich wysokie właściwości mechaniczne przy pracy w podwyższonej temperaturze, używane są do budowy podzespołów silników turbośmigłowych. Ze względów ekonomicznych próby zostały wykonywane na austenitycznej stali kwasoodpornej X5CrNi18-10. Prezentowana w artykule metoda hybrydowa (założenia, koncepcja, projekt) została poddana walidacji w warunkach laboratoryjnych. Zmierzono siły potrzebne do uzyskania odkształceń plastycznych w elemencie, kąt gięcia oraz ustalono temperaturę procesu. Ważną innowacją procesu jest kontrolowanie temperatury w jego trakcie. Pozwala to na zachowanie struktury wyjściowej stali, a tym samym na utrzymanie właściwości wytrzymałościowych produktu. Na podstawie przeprowadzonych badań planuje się wykonać symulacje numeryczne procesu oraz wykonać badania metalograficzne gotowych komponentów. Ponadto prowadzone badania wskazują kierunek dalszych działań. Przejawia się to m.in. w ciągłym modyfikowaniu konstrukcji oraz samego procesu. Przedstawione wyniki testów zostały poddane dyskusji. Na podstawie uzyskanych efektów zostaną zaplanowane dalsze prace nad hybrydową metodą laserowo-mechaniczną formowania elementów cienkościennych.

EN

In this paper, author presents the assumptions and preliminary results of experimental tests of the process of forming thin-walled elements using a hybrid, laser-mechanical technique. An immobile laser beam with a rectangular cross-section was used in the presented method. Author presents, among other things: the main idea of the hybrid method, one of the concepts selected for realization, design of the test stand and the station that was built for bending of thin-walled pipes and conical diffusers used in the design of aircraft engines. Inconel 618 and Inconel 625 high-temperature creep-resistant nickel superalloys and AISI 410 and AISI 325 heat-resistant martensitic steels are the target materials for testing. Due to their high mechanical properties during work at elevated temperatures, these materials are used in the construction of turboprop engine subassemblies. For economic reasons, tests were performed on X5CrNi18-10 acid-resistant austenitic steel. The hybrid method presented in the paper (assumptions, concept, design) was validated under laboratory conditions. The forces required to obtain plastic strains in the element and bending angle were measured, and the temperature of the process was determined. Temperature control throughout the process is an important innovation. It makes it possible to preserve the steel’s initial structure and thus maintain the product’s strength properties. Based on the tests performed, it is planned to conduct numerical simulations of the process and perform metallographic examinations of ready components. Moreover, the research conducted indicates the direction of further action. This is shown by, among other things, continuous modification of the design and the process itself. The presented test results are discussed. Based on obtained effects, further work on the hybrid laser-mechanical method of forming thin-walled elements will be planned.

16

Laserowo-mechaniczne formowanie elementów cienkościennych

Kurp P., Widłaszewski J., Mucha Z.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 2

148--151

PL

W niniejszym artykule autorzy przedstawiają założenia oraz wstępne wyniki badań doświadczalnych i symulacji numerycznych procesu formowania elementów cienkościennych z wykorzystaniem wiązki laserowej i obciążenia mechanicznego. Na podstawie założeń zaprojektowano i wykonano stanowisko do gięcia cienkościennych rur i dyfuzorów stożkowych stosowanych w budowie silników lotniczych. Metoda i stanowisko kształtowania, przetestowane w warunkach laboratoryjnych, a także wyniki analizy numerycznej procesu pokazują nowe możliwości formowania elementów cienkościennych.

EN

The paper presents assumptions and preliminary results of experimental investigations and numerical simulations of forming thin-walled elements using laser beam and mechanical load. An experimental stand, dedicated for bending thin-walled tubes and conical diffusers, which are used in aircraft engines, has been designed and built. The method and stand, which were tested in laboratory conditions, together with numerical analysis results show new possibilities of forming thin-walled elements.

17

Precyzyjne cięcie laserem tlenku cyrkonu IV (ZrO2)

Nowak A., Wyszyński D.

Zarządzanie Przedsiębiorstwem

|

2017

|

Vol. 20, nr 2

13--19

EN

Precision laser machining of a difficult to machine materials is a complex issue and requires the involvement of the wide knowledge and experience in the field of science materials and physical phenomena occurring in the within the interaction site of the laser beam with the material workpiece. Correct selection of the laser source and equipment system with appropriate instrumentation allows the processing of materials in an efficient and cost-effective way and also allows to fulfill the requirements for treatment of the materials on a micro scale. From the analysis of the results it can be concluded that the edges resulting from laser treatment carried grooves are sharp (samples 9, 10, 11), which predisposes the type of processing to perform the blades of the cutting tools. Depth obtained in these tests grooves (single-pass laser beam) may indicate a high performance cutting process of cutting teeth. In view of the aforementioned facts, it is expected to shorten the preparation time of the cutting blade, thereby reducing production costs. As a result, it is possible to increase the competitiveness of companies doing good quality tools made lower than the standard cost-effectively, and thus this type of solution has the potential of development for native Polish enterprises, so that they offer can become complementary to the tycoons on the Polish market aspect of the production of custom, dedicated ie. “tailor-made” tools. Based on the study it can be concluded that the use of DPSS Nd: YAG laser (λ = 532 nm), with appropriate selection of process parameters for precise and efficient laser shaping of difficult to cut materials, such as described in the work - zirconium dioxide. Further studies will aim to establish guidelines for the planning process precision laser cutting of other materials from the group of difficult ones, such as PCD, diamond, Al.2O3 (sapphire) or c-BN. This is particularly important from the point of view of the precise shape of cutting tools used widely in the aerospace, automotive and carpentry.

18

Production and properties of electro-spark deposited coatings modified via LBM

Radek N., Pietraszek J., Szczotok A., Bronček J.

Technical Transactions

|

2017

|

Vol. 11(114)

199--204

EN

The paper is concerned with determining the influence of laser treatment process on the properties of electro spark coatings. The properties were assessed after a laser treatment by analysing microstructure and X-ray diffraction and measuring surface geometric structure and microhardness. The studies were conducted using WC-Cu electrodes produced by powder metallurgy of nanostructural powders. The coatings were deposited by means of the EIL-8A model and they were laser-treated with the Nd:YAG, BLS 720 model.

PL

W artykule badano wpływ obróbki laserowej na właściwości powłok nanoszonych elektroiskrowo. Ocenę właściwości powłok po obróbce laserowej przeprowadzono na podstawie obserwacji mikrostruktury, analizy składu fazowego oraz pomiarów struktury geometrycznej powierzchni i mikrotwardości. Badania przeprowadzono, wykorzystując elektrody WC-Cu, które zostały wytworzone przez spiekanie nanostrukturalnych proszków. Do nanoszenia powłok elektroiskrowych użyto urządzenie model EIL-8A. Obróbkę laserową nałożonych powłok elektroiskrowych wykonano laserem Nd:YAG, model BLS 720.

19

Laserowa obróbka materiałów ceramicznych

Jemielniak K.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 5-6

442

PL

Dzięki korzystnej kombinacji bardzo dobrych właściwości mechanicznych, termicznych i chemicznych materiały ceramiczne znajdują coraz szersze zastosowanie w nowoczesnym przemyśle. Ich intensywne wykorzystanie jest jednak ograniczone z powodu kosztownego przetwarzania. Konkurencyjnym sposobem kształtowania ceramiki jest obróbka laserowa.

20

The influence of the laser and diffusion boronizing on the surface layer of nodular iron

Paczkowska M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2017

|

Vol. 62, nr 1

158--162

EN

Cast irons are commonly used in case of many machine parts in different industry branches, also in agricultural industry. A lot of such machine parts are exposed to tribological wear and corrosion. Therefore, surface layers with improved properties are needed. This paper refers to two different ways of modification of the surface layer of nodular iron. The aim of this research was to compare the effects of the laser boronizing and diffusion boronizing of nodular iron, especially the influence of boron concentration on the hardness of modified surface layer. An optical and scanning electron microscopes, Auger electron spectroscope (AES) and hardness Vickers tester were used to assess the results of the surface layer treatments. The performed research showed, that after diffusion, as well as, after laser boronizing of nodular iron higher hardness of the surface layer (in comparison to the core material) was obtained. Coarse-grained, needle-like shape of iron borides with ferrite grains after diffusive boronizing and very fine-crystalline, homogenous microstructure after laser alloying were observed. Hardness changes measurement from the surface on the cross-section for both cast irons treated with those methods of boronizing were correlated with the registered changes of boron concentration. Nevertheless, this correlation was stronger for diffusion boronizing than for laser modification. Smaller correlation for the zone achieved after laser boronizing is possibly a result of other aspects which influences the hardness and are characteristic for laser treatment like creation of very fine grains or supersaturated solid solutions (unlike diffusion treatment). It was stated, that it is possible to use less alloying element in case of laser treatment to achieve similar hardness to the surface layer after diffusion modification. Higher microstructure fineness and homogeneity, gentle hardness changes on the cross section of the surface layer form the surface to the core material after laser boronizing (in comparison to diffusion boronizing) should favor the wear resistance of machine part as well as be conducive to the selection of this kind of treatment.

PL

Żeliwa stosowane są w przypadku wielu części maszyn w różnych gałęziach przemysłu, w tym w rolniczego. Wiele z nich jest narażonych na zużycie tribologiczne i korozję. W związku z tym potrzebne są warstwy wierzchnie o odpowiednich właściwościach. Niniejszy artykuł dotyczy dwóch metod modyfikacji warstwy wierzchniej żeliwa sferoidalnego. Celem tych badań było porównanie efektów borowania laserowego i borowania dyfuzyjnego żeliwa sferoidalnego, a w szczególności wpływu koncentracji boru na twardości wytworzonej warstwy wierzchniej. Do oceny skutków obróbki powierzchniowej został wykorzystany mikroskop optyczny i skaningowy, spektroskop elektronów Auger (AES) i twardościomierz Vickersa. Przeprowadzone badania wykazały, że po borowaniu dyfuzyjnym, jak i po laserowym żeliwa sferoidalnego uzyskano zwiększoną twardość warstwy wierzchniej (w porównaniu do materiału rdzenia). Po borowaniu dyfuzyjnym obserwowano gruboziarnistą mikrostrukturę z iglastymi borkami żelaza i ziarnami ferrytu. Natomiast mikrostruktura strefy naborowanej za pomocą laserowej obróbki cieplnej była drobnoziarnista i jednorodna. Zmiany twardości zmierzone od powierzchni na przekroju poprzecznym dla obu żeliw po obróbce tymi metodami borowania korelowały z zarejestrowanymi zmianami koncentracji boru. Z tym, że zależność była silniejsza w przypadku borowania dyfuzyjnego niż modyfikacji laserowej. Mniejsza zależność w przypadku borowania laserowego jest prawdopodobnie wynikiem innych czynników wpływających na twardość, które są charakterystyczne dla obróbki laserowej, jak powstawanie bardzo drobnych ziarn czy też silnie przesyconych roztworów stałych (w przeciwieństwie do mikrostruktury otrzymywanej w wyniku obróbki dyfuzyjnej). Stwierdzono, że aby osiągnąć podobną twardość warstwy wierzchniej w przypadku laserowej obróbki cieplnej do twardości po modyfikacji dyfuzyjnej możliwe jest stosowanie mniejszej ilości pierwiastka stopowego. Uzyskanie większej jednorodności, drobnoziarnistości mikrostruktury, łagodne zmiany twardości na przekroju warstwy wierzchniej od powierzchni w kierunku materiału rdzenia po borowaniu laserowym (w stosunku do borowania dyfuzyjnego) powinny sprzyjać większej odporności na zużycie elementów maszyn z żeliwa sferoidalnego oraz sprzyjać w wyborze właśnie tej powierzchniowej obróbki cieplnej.