Заканчивают процесс лазерной обработки восстановлением. Восстановление включает в себя промывку деталей от грязи и масла; механическую обработку изношенной поверхности при помощи шлифовальных машин; напыление порошкового материала; установку детали в приспособление; установку режимов работы и скоростных режимов.

3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Лазерная обработка на CO2 - лазере

В качестве способа упрочнения, учитывая вышеизложенный материал и анализируя его предлагается лазерное легирование (борирование) с применением СО2 – лазера.

При лазерном борировании нормализованной стали марки 40Х непрерывным излучением СО2 – лазера в зоне оплавления образуется мелкодисперсный реечный мартенсит с микротвёрдостью 7000 – 8500 МПа.

Зона закалки без оплавления состоит из верхней области, с однородной структурой. В верхней области формируется мартенсит с микротвёрдостью, как в зоне оплавления. В нижней области по глубине не увеличивается неоднородность вследствие и последовательности:

- мартенсит – тростит;

- мартенсит и тростичня сетка;

- тростично – ферритная сетка;

- феррит.

При лазерном борировании используем СО2 – лазер с обрабатывающеё головкой (линзой). Поверхностная обработка осуществляется расфокусированным пучком – двойной переход с перекрывающимися краями. Обработку ведём с помощью сконструированного нами приспособления методом копирования.

3.2. Испытание материала на износ

Испытание материала – сталь 40Х (ГОСТ 1050-88) проводим на машине СМЦ – 2. Машина предназначена для испытания материалов на износ и определения их антифрикционных свойств при трении скольжения и трении качения, при нормальных температурах с парами образцов диск - диск, диск – колодка и втулка – вал.

Машина модели СМЦ состоит из следующих узлов:

1) Каретка – предназначена для проведения испытаний без смазки и СО-смазкой с образцами:

- диск по диску при трении качения с проскальзыванием;

- диск- колодка при трении скольжения.

2) Механизм нагружения предназначен для установки образца и приложения нагрузки.

3) Бабка нижнего образца предназначена для установки образца в каретку.

4) Датчик для измерения крутящего момента (момента трения) на машине. Бесконтактный индуктивный датчик состоит из двух частей вращения ротора и статора (неподвижного).

5) Привод электромеханический со ступенчатым регулированием скоростей.

6) Пульт управления – выполняется отдельным узлом, который можно устанавливать отдельно.

Машина СМЦ может работать по двум схемам:

1) С замкнутым кинематическим контуром при фиксированном значении коэффициента проскальзывания образцов в паре трения диск по диску.

2) С открытым кинематическим контуром, когда один из образцов неподвижен, в частности, по схеме вал – втулка.

Принцип работы в обоих случаях заключается в том, что образцы получают относительное движение при заданной нагрузке. При этом они изнашиваются, а момент трения на валу нижнего образца измеряется и записывается. Машина не обеспечивает непосредственное измерение износа в процессе испытания.

В нашем случае испытания будем проводить с круглыми образцами «диск по диску» без смазки.

Устанавливают верхний и нижний образцы. Нижний образец устанавливают на валу, верхний устанавливают и крепят на другом при оттянутой в рабочее положение каретке. Затяжка образцов должна быть достаточной, чтобы не было проскальзывания при работе.

После установки образцов каретку опускают до их соприкосновения . Одевают нагрузочную скобу на кронштейн.

3.3 Исследование износостойкости покрытия

Образцы подвергались испытанию в течение часа при нагрузке 750 Н, совершая при этом 30 000 оборотов. Материалом для рабочего тела служила сталь ШХ-15, твёрдостью 62 .64 НRcэ.

Для проверки процесса изнашивания при внешнем трении применяют величину, называемой интегральной массовой интенсивностью изнашивания.

Dm - уменьшение массы деталей вследствие изнашивания поверхности;

α – путь трения, на котором произошёл износ;

Аа – номинальная плоскость изнашивания, площадь контакта.

В свою очередь: α = Пdn; Аа = 0,1 (м2); где d = 38 мм; n = 30 000 об; S = 10-5 м2.

Проверим образцы из стали 40Х с разной термообработкой на износостойкость:

1) Сталь марки 40Х закалка + высокий отпуск

Dm = 0,212 гр = 0,212 * 10-3 кг;

α = Пdn = 3,14 * 38 * 10-3 * 30 000 = 3579,6 м;

Аа = 0,1 * S = 0,1 * 10 * 10-3 * 10-3 = 10-6 м

отсюда J1 = 0,212 * 10-3 / 3579,6 * 10-6 = 0,059 кг/м3

2) Закалка + низкий отпуск

Dm = 0,102 * 10-3 кг;

J 2 = 0,0285 кг/м3

3) Закалка + высокий отпуск + лазерное борирование

Dm = 0,057 * 10-3 кг;

J 3 = 0,016 кг/м3

4) Закалка + низкий отпуск + лазерное борирование

Dm = 0,023 * 10-3 кг;

J 4 = 0,0064 кг/м3

Результаты исследований изобразим графически на схеме износостойкости покрытий и занесём в таблицу 3.1:

Таблица 3.1. Износостойкость покрытия

Вывод

После проверки образцов из стали 40Х с разной термообработкой на износостойкость, получили максимальный результат при закалке с низким отпуском и лазерном борировании, где интенсивность износа составляет Jg = 0,0064 кг/м3.

. 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков, аппаратов, от всемирного внедрения методов технико-экономического развития и анализа, обеспечивающих решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических разработок.