satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2016-15-1-46-51sat-900Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGСТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ СПЛАВОВ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯSTRUCTURE FORMATION OF ALLOYS ON IRON BASIS AFTER LASER ALLOYINGДьяченкоО. В.DiachenkoО. V.

Кандидат технических наук 

Адрес для переписки: Дьяченко Ольга Владимировна Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 293-95-04 tiro@bntu.by.ru

Associate Professor, PhD in Engineering

Address for correspondence: Diachenko Оlga V. Belаrusian National Technical University 65 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 293-95-04 tiro@bntu.by.ru

tiro@bntu.by.ruКардаполоваМ. А.KardapolovaM. A.

Associate Professor, PhD in Engineering

tiro@bntu.by.ruМаркевичН. Ю.MarkevichN. Yu.

Инженер

tiro@bntu.by.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus2016120220161514651Copyright © Дьяченко О.В., Кардаполова М.А., Маркевич Н.Ю., 20162016Дьяченко О.В., Кардаполова М.А., Маркевич Н.Ю.Diachenko О.V., Kardapolova M.A., Markevich N.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/900

Статья посвящена изучению влияния режимов лазерной обработки газотермических и клеевых покрытий из самофлюсующихся порошков на железной основе после оплавления с модифицирующими обмазками на их шероховатость и фазовый состав. Для исследования влияния параметров на микрогеометрию покрытий использован один из методов математического планирования – метод полного факторного эксперимента. В результате проведенных исследований прослежена общая закономерность, не зависящая от вида легирующей обмазки: с увеличением скорости луча лазера относительно обрабатываемой детали, диаметра луча значение параметра Ra становится меньше. Уменьшение высоты неровностей поверхности с ростом скорости луча лазера связано с интенсификацией процессов испарения. Увеличение диаметра луча уменьшает параметр Ra поверхности. Это связано с уменьшением плотности мощности при большей степени расфокусирования луча. Коэффициент перекрытия не оказывает заметного влияния на параметр Ra оплавляемых покрытий. С увеличением скорости движения луча лазера относительно детали структура из дендритной превращается в пересыщенную с выделениями карбидов и боридов. Установлено, что технологические параметры лазерной обработки, в частности скорость луча лазера, влияют на состав покрытий. С увеличением скорости до v5 = 5 × 10–3 м/с количество хрома стало больше в 1,5 раза, что привело к повышению микротвердости покрытия от 9,5–10,1 до 11,04–15,50 ГПа.

The paper is devoted to investigations on influence of laser treatment regimes of gas-thermal and adhesive coatings from self-fluxing powders on iron basis and after melting with modifying plaster on their roughness and phase composition. One of mathematical planning methods that is a complete factor experiment method has been used for investigation of parameters’ influence on micro-geometry of coatings. The executed investigations have made it possible to observe a general regularity which does not depend on a type of alloying plaster: while increasing speed of laser beam relatively to treated part, beam diameter value of Ra parameter is becoming less. Decrease in height of surface irregularities in case of increasing laser beam speed is related with intensification of evaporation processes. An increase in beam diameter diminishes Ra parameter of the surface. This is due to the fact that decrease in power density occurs at high rate of beam defocusing. Overlapping coefficient does not exert a pronounced effect on Ra parameter of fused coatings. While increasing the speed of laser beam relatively to the part structure is transferred from dendrite into supersaturated one with carbide and boride precipitations. It has been established that technological parameters of laser treatment and particularly speed of laser beam influence on coating composition. While increasing the speed up to v5 = 5 × 10–3 m/s amount of chromium has become larger by 1.5-fold that resulted in increase of micro-hardness of the coating from 9.5–10.1 GPa up to 11.04–15.50 GPa.

сплавыструктурообразованиелазерное легированиежелезная основаalloysstructure formationlaser alloyingiron basisReferencesОсобенности образования структуры в сталях, подвергнутых лазерному поверхностному легированию / А. Б. Лысенко [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 12. С. 10–12.Lysenko A. B., Kozina N. N., Miroshnichenko I. S., Borisova G. V. (1995) Peculiar Features in Structure Formation of Steels Subjected to Laser Surface Alloying. Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov [Metal Science and Thermal Treatment of Metals], (12), 10–12 (in Russian).Григорьянц, А. Г. Технологические процессы лазерной обработки / А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров / под ред. А. Г. Григорьянца. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана. 2006. 664 с.Grigoryants A. G., Shiganov I. N., Misiurov A. I. (2006) Technological Processes of Laser Treatment. Moscow: Publishing House of Bauman Moscow State Technical University. 664 p. (in Russian).Коваленко, В. С. Прогрессивные методы лазерной обработки материалов / В. С. Коваленко. Киев: Вища шк., 1985. 88 с.Kovalenko V. S. (1985) Progressive Methods for Material Laser Treatment. Kiev, Visha Shkola. 88 p. (in Russian).Декер, И. Промышленное применение лазера / И. Декер // Семинар в Брауншвейге (Германия). 1990. С. 351–355.Deker I. (1990) Industrial Laser Application. Workshop in Braunschweig (Germany), 351–355.Астапчик, С. А. Высокоэнергетические методы обработки материалов (лазер, электроэрозия, магнитное поле, водяная струя высокого давления, электротермия) / С. А. Астапчик // Весці НАН Беларусi. Сер. фіз.-тэхн. навук. 2002. № 1. С. 39–48.Astapchik S. A. (2002) High-Energy Methods for Material Treatment (Laser, Electro-Erosion, Magnetic Field, HighPressure Water Jet, Electrothermy). Izvestiia Natsionalnoi Akademii Nauk Belarusi. Ser. Fiziko-Tekhnicheskikh Nauk [Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physico-Technical Series], (1), 39–48 (in Russian).Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / А. Г. Алексеев [и др.] // Под ред. Т. Я. Косолаповой. М.: Металлургия, 1986. 928 с.Alekseev A. G., Bovkun G. A., Bolgar A. S., Borisova A. L., Brakhnova I. T., Vinitskii I. M., Tordienko S. P. (1986)Properties, Obtaining and Application of High-Melting Compounds: Reference Book. ?oscow, Metallurgiya. 928 p. (in Russian).Савицкий, Е. М. Тугоплавкие металлы и сплавы / Е. М. Савицкий, Г. С. Бурханов, К. Б. Поварова. М.: Металлургия, 1986. С. 116.Savitsky E. M., Burkhanov G. S., Povarova K. B. (1986) High-Melting Metals and Alloys. Moscow, Metallurgiya, 116. (in Russian).Стерин, И. С. Машиностроительные материалы. Основы металловедения и термической обработки / И. С. Стерин. СПб.: Изд-во «Политехника», 2003. 343 с.Sterin I. S. (2003) Engineering Materials. Fundamentals of Metal Science and Thermal Treatment. Saint-Petersburg, Publishing House “Politekhnika”. 343 p. (in Russian).Вознесенский, В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / В. А. Вознесенский. М.: Финансы и статистика, 1991. 264 с.Voznesensky V. A. (1991) Statistical Methods for Experiment Planning in Technical and Economical Investigations. ?oscow, Publishing House “Finansy i Statistika”. 264 p. (in Russian).Каледин, Б. А. Планирование экспериментов в порошковой металлургии. Минск: Изд-во БПИ, 1982. Ч. І: Планы первого порядка. 61 с.Kaledin B. A. (1982) Planning of Experiments in Powder Metallurgy. Vol. ?: Plans of 1st Order. Minsk: Publishing House of Belarusian Polytechnical Institute. 61 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.