3. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Краткая характеристика изученного способа термической обработки сталей и сплавов.

3. Общие принципы выбора схем лазерной термообработки для инструмента различного функционального назначения.

4. Основные параметры оптимизации режимов лазерной поверхностной обработки.

5. Выводы на основании полученных результатов.

4. Контрольные вопросы.

1. Какой предварительной обработке подвергаются изделия перед проведением лазерной термообработки?

2. Обоснуйте выбор схем лазерного облучения отрезных резцов, концевых фрез и вырубных штампов.

3. Каким образом проводится корректировка режимов лазерной обработки для инструмента различного функционального назначения?

4. Перечислите основные параметры процесса лазерной термообработки материалов.

5. Как зависят результаты лазерного упрочнения от коэффициента перекрытия облученных пятен?

6. Объясните зависимость твердости упрочненных зон от плотности мощности лазерного излучения.

Рекомендуемый библиографический список

1. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 3. Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов/ А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов.- М.: Высшая школа.- 1987.- 191 с.

2. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 6. Основы лазерного термоупрочнения сплавов: Учеб. пособие для вузов/ А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов.- М.: Высшая школа.- 1988.- 159 с.

3. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник/ Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев и др.- М.: Машиностроение.- 1985.- 196 с.

4. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера/ В.С. Коваленко, Л.Ф. Головко, В.С. Черненко.- Киев: Тэхника.- 1990.- 278 с.

5. Применение лазеров в машиностроении / В.С. Коваленко, В.П. Котляров, В.П. Дятел.- Киев: Выща школа.- 1978.- 160 с.

Лабораторная работа №6.

Ионно-плазменное напыление покрытий на стали и сплавы

Цель работы: Изучить технологию нанесения покрытий на установке типа «Булат» и исследовать влияние режима напыления на твердость и прочность сцепления покрытий с основой.

1. Общие положения. Сведения о физике процесса киб.

Метод КИБ (конденсация и ионная бомбардировка) основан на генерации вещества катодным пятном вакуумной дуги сильноточного низковольтного разряда, развивающегося исключительно в парах материала электрода.

В системах, реализующих метод КИБ, плазменный поток генерируется в результате эрозии материала в катодных пятнах, горящих на охлаждаемом катоде. Анодом служит камера установки.

Плазмой называется частично или полностью ионизированное состояние вещества. Плазма содержит три компонента - электроны, положительные ионы и атомы (молекулы). Температура низкотемпературной плазмы достигает 10⁵ К.

Процесс КИБ обычно реализуется в две стадии: ионная бомбардировка (очистка) и осаждение (конденсация) покрытий.

При ионной бомбардировке происходит изменение морфологии и состава поверхности изделия, нагрев подложки, образование легированного подслоя.

Ионная бомбардировка реализуется первичными электронами и ионами, находящимися в дуговом промежутке катода, в котором происходит ионизация испарившегося вещества, что приводит к образованию высокоскоростных потоков, состоящих из заряженных а также нейтральных частиц материала катода.

Конденсация (осаждение) покрытий осуществляется при подаче реактивного газа образованием конденсата, возникающего при испарении материала катода, который преобразуется в высокоионизированный поток низкотемпературной плазмы. Степень ионизации зависит от природы испаряемого материала, давления газа, напряженности электромагнитного поля. Так как конденсат в процессе осаждения подвергается интенсивной бомбардировке ионами катода, то происходит частичное его распыление, а также повышение температуры на подложке, то есть в зоне формирования покрытий. В результате происходит активация химических реакций между конденсатом и компонентами реакционной газовой смеси с образованием тонкослойных покрытий. Реактивным газом является азот, на поверхности изделий формируется покрытие ТiN или ZrN в зависимости от материала катода (соответственно Тi или Zr). Микротвердость покрытий составляет 20000-30000 МПа.