satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2016-15-5-415-419sat-949Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGК ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВЛИЯНИЯ ВАРЬИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТАTO DETERMINATION OF INFLUENCE FOR VARIATIONS IN LASER TREATMENT MODES ON TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF CUTTING TOOLДьяченкоО. В.DiachenkoO. V.

Кандидат технических наук 

Адрес для переписки: Дьяченко Ольга Владимировна— Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 67,   220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 293-95-81   tiro@bntu.by     

Doctor of Engineering 

Address for correspondence: Diachenko Оlga V.— Belаrusian National Technical University, 67 Nezavisimosty Ave.,   220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 293-95-81   tiro@bntu.by

tiro@bntu.byКардаполоваМ. А.KardapolovaM. A.

Кандидат технических наук

Doctor of Engineering 

tiro@bntu.byСеряковаО. В.SeriakovaO. V.

Студент

Student

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201627092016155415419Copyright © Дьяченко О.В., Кардаполова М.А., Серякова О.В., 20162016Дьяченко О.В., Кардаполова М.А., Серякова О.В.Diachenko O.V., Kardapolova M.A., Seriakova O.V.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/949

Рассмотрены вопросы повышения стойкости и надежности режущего инструмента для нарезания гастрономических продуктов с помощью лазерной обработки, приводящей к увеличению сопротивления материала рабочих поверхностей ударным нагрузкам. Изучено влияние лазерного оплавления с дополнительным легированием на структуру, микротвердость, износостойкость клеевых покрытий системы Fe–B–Cr–Si. Для решения задачи выбора оптимального качественного, а впоследствии и количественного состава многокомпонентной обмазки использован метод математического моделирования на симплексных решетках Шеффе. Установлена одинаковая тенденция изменения микроструктуры у всех клеевых покрытий, оплавленных лучом лазера. Рост скорости луча лазера вызвал следующие изменения микроструктуры: литая равновесная, дендритная, пересыщенная боридная и карбидо-боридная. Найдены модели поверхностей отклика, позволяющие судить о степени влияния параметров лазерной обработки на микротвердость полученных лазерным легированием клеевых покрытий и интенсивность их изнашивания при различных усилиях для всех исследуемых составов. Установлено, что нет строгой корреляции между твердостью и интенсивностью изнашивания покрытий после лазерного легирования клеевых покрытий. Это говорит о том, что упрочнение произошло не только за счет увеличения карбидо-боридной фазы, но и за счет упрочнения матрицы. Кроме того, регрессионная модель влияния состава обмазки на трибологические характеристики клеевых покрытий показала, что оптимальный состав многокомпонентной обмазки, обеспечивающий максимальную износостойкость покрытий, составляет 2/3В4С и 1/3ТаВ. Установлено, что упрочнение клеевого покрытия после лазерного легирования многокомпонентной обмазкой происходит за счет не только увеличения карбидо-боридной фазы, но и упрочнения матрицы.

The paper considers problems pertaining to higher durability and reliability of a cutting tool for cutting gastronomic products while using laser processing that leads to resistance increase of material operating surfaces against impact forces. Influence of laser fusion with additional doping on structure, microhardness, wear resistance for adhesive coatings of Fe–B–Cr–Si system has been studied in the paper. In order to solve a problem for selection of optimal qualitative and subsequently quantitative composition of a multi-component coating a mathematical modeling method using Scheffe’s simplex lattices has been used in the paper. Similar tendency for measuring micro-structure of all adhesive coatings fused by laser beams has been established in the paper. Increase in beam speed has caused the following microstructure changes: cast equilibrium, dendrite, supersaturated boride, carbide and boride. Response surface models have been found and they provide the possibility to assess influence quantity of laser processing parameters on microhardness of adhesive coatings obtained by laser doping and intensity of their wear under various conditions for all investigated compositions.It has been ascertained that there is no strict correlation between hardness and intensity of coating wear after laser doping used for adhesive coatings. This testifies to the fact that hardening has taken place not only due to an increase of carbide-boride phase, but also due to matrix hardening.In addition, a regression model for coating composition effect on tribological characteristics of the adhesive coatings has revealed that an optimal composition of a multicomponent coating ensuring maximum wear resistance of coatings constitutes B4C is 2/3 and 1/3 TaB. It has been determined that hardening of the adhesive coating after laser doping while using multicomponent coating occurs not only due to increase of carbide-boridnoy phase, but also due to matrix hardening.

лазерная обработкамикротвердостьмикроструктураинтенсивность изнашиваниярегрессионная модельlaser processingmicro-hardnessmicrostructurewear rateregression modelReferencesТехнология лазерной обработки конструкционных и инструментальных материалов в авиадвигателестроении / Р. Р. Латыпов [и др.]. М.: Машиностроение, 2007. 240 с.Latypov R. R.,Teregulov N. G., Smyslov A. M., Lobanov A. V. (2007) Technology of Laser Processing for Structural and Tool Materials in Aircraft Engine Manufacturing. Moscow, Mashinostroyenie. 240 (in Russian).Григорьянц, А. Г. Технологические процессы лазерной обработки / А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров. М.: МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2008. 664 с.Grigoryants A. G., Shiganov I. N., Misyurov A. I. (2008) Technological Processes of Laser Processing. Moscow, Bauman Moscow State Technical University. 664 (in Russian).Вакс, Е. Д. Практика прецизионной лазерной обработки / Е. Д. Вакс, М. Н. Миленький, Л. Г. Сапрыкин. Москва: Техносфера, 2013. 708 с.Vaks E. D., Milenkii M. N., Saprykin L. G. (2013) Practice of Precision Laser Processing. Moscow, Tekhnosfera. 708 (in Russian).Буснюк, Н. Н. Математическое моделирование: учеб. пособие / Н. Н. Буснюк, А. А. Черняк. Минск: Беларусь, 2014. 214 с.Busnjuk N. N., Chernyak A. A. (2014) Mathematical Simulation. Minsk, Belarus. 214 (in Russian).Буснюк, Н. Н. Математическое моделирование: практикум / Н. Н. Буснюк, А. А. Черняк, Ж. А. Черняк. Минск: Беларусь, 2014. 295 с.Busnjuk N. N., Chernyak A. A., Chernyak Zh. A. (2014) Mathematical Simulation. Practical Course. Minsk, Belarus. 295 (in Russian).Маталыцкий, М. А. Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы: учеб. пособие / М. А. Маталыцкий, Г. А. Хацкевич. Минск: Вышэйш. шк., 2012. 720 с.Matalytsky M. A., Khatskevich G. A. (2012) Probability Theory, Mathematical Statistics and Stochastic Processes. Minsk, Vysheyshaya Shkola. 720 (in Russian).Самарский, А. А. Математика. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. М.: Физ.-мат. лит-ра, 2005. 320 с.Samarsky A. A., Mikhailov A. P. (2005) Mathematics. Mathematical Simulation. Ideas. Methods. Examples. Moscow, Physical and Mathematical Literature. 320 (in Russian).Трусова, П. В. Введение в математическое моделирование / П. В. Трусова. М.: Логос, 2007. 440 с.Trusova P. V. (2007) Introduction to Mathematical Simulation. Moscow: Publishing House “Logos”. 440 (in Russian).Черняк, А. А., Математическое программирование. Алгоритмический подход / А. А. Черняк, Ж. А. Черняк, Ю. М. Метельский. Минск: Вышэйш. шк., 2007. 352 с.Chernyak ?. ?., Chernyak Zh. A., Metelsky Yu. M. (2007) Mathematical Programming. Algorithmic Approach. Minsk, Vysheyshaya Shkola. 352 (in Russian).Юденков, В. А. Дисперсионный анализ / В. А. Юденков // Математическая статистика. Минск: Биосфера, 2013. 75 с.Yudenkov V. A. (2013) Analysis of Variance. Minsk, Biosphere. 75 (in Russian).

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