ко сернокислый аммоний, при исследованных напряжениях полирования увеличи
вает возможную минимально достижимую при ЭИП шероховатость поверхности.
Анализ рентгенограмм образцов №5, 6, 7 позволил сделать вывод о том, что при напряжениях полирования 250 и 300 В введение в электролит ОКО выровняло скорости растворения феррита и мартенсита по всем кристаллографическим плос
костям и обеспечило снижение шероховатости полированной поверхности.
Изучение дифракционных линий эталонного образца №8 показало наличие в стали 12Х18Н10Т двух фаз - твердого раствора угл^юда в у-железе (аустенита) и феррита.
После ЭИП образцов № 9 и 11 на рентгенограммах исчезают дифракционные линии феррита, а интенсивность линий аустенита возрастает, что свидетельствует о преимущественном растворении феррита. При напряжении 450 В интенсивность линий аустенита снижается - начинается растворение зерен аустенита, причем оно происходит с разной скоростью по разным кристаллографическим плоскостям.
"Рябь” на полированной поверхности (см. рис. 2) обусловлена избирательным ра
створением феррита, карбидов и неравномерным растворением аустенита по раз
ным кристаллографическим плоскостям. Топография поверхности соответствует рельефу растворенных зерен феррита и аустенита.
Таким образом, ЭИП стали 12Х18Н10Т в электролитах как с добавкой, так и без добавки ОКО имеет одинаковый характер, однако равномерность растворения структурных составляющих стали выше в электролите с добавкой ОКО при напря
жении 250 В, что способствует получению меньшей шероховатости и отсутствию
"ряби" на полированной поверхности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метод электроимпульсною полтфования металлов / Е Я . Головкина, С.Н. Терехов, Ю.В. Синькевич, О.И. Авсеевич//Машиностроение. -М н., 1988. -Вьш.13. - С. 40-43.
У Д К 6 7 4 .0 5 :5 3 9 .5 3
А. М. Буглаев , Т. И. Ш уленина
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ
рировать энергию в требуемой зоне и локально изменять характеристики качества поверхностных слоев для достижения благоприятной совокупности свойств и оп
тимальной структуры, что обеспечивает повышенную стойкость инструмента, в частности разделительных штампов.
Увеличение стойкости твердосплавных деталей штампов при воздействии на них лазерным излучением может быть достигнуто за счет: минимизации процесса изнашивания путем микровыкрашивания; увеличения микротвердости рабочих зон пуансонов и матриц. Однако, учитывая конструктивные особенности штампового инструмента, достижение этих целей возможно только за счет разности степени упрочнения прикромочных зон и прилегающих к ним рабочих поверхностей дета
лей штампа (матриц и пуансонов) с сохранением запаса ударной вязкости микро- обьемов инструментального материала, непосредственно прилегающих к режущим кромкам, а также за счет создания геометрически однородных поверхностей при
кромочных зон. Но, учитывая механизм изнашивания твердосплавных деталей штампов, лазерное упрочнение следует осуществлять исходя из конкретных усло
вий фрикционного взаимодействия локальных участков рабочей части пуансонов и матриц с обрабатываемым материалом, что является весьма затруднительным при существующих схемах лазерного воздействия.
Исходя из вышесказанного, нами была разработана схема лазерного воздействия на наиболее подверженные изнашиванию участки деталей штампов с целью обес
печения благоприятного уровня физико-механических и микрогеометрических ха
рактеристик по зонам с различными механизмами изнашивания в области режу
щих кромок и на поверхностях, прилегающих к ним. Упрочняющая обработка по предлагаемой схеме заключалась в создании в прикромочных зонах участков с пе
ременным уровнем отражательной способности, что позволяет обеспечить различ
ную степень лазерного воздействия. С целью меньшего энергетического воздей
ствия на режущие кромки пуансона и матрицы и поверхности, их образующие, на прикромочном участке, 0,5-1,0 мм от кромок, формировались поверхности с вы
сокой отражательной способностью. Далее, с целью увеличения сопротивляемос
ти изнашиванию истиранием, в прикромочных зонах на удалении от кромок 0,5- 1,0 мм предлагалось формирование поверхностей с увеличенной способностью поглащать световую энергию при воздействии луча лазера, обеспечивая тем са
мым за счет этого подвод большей плотности энергии в зону обработки, что спо
собствовало бы увеличению микротвердости поверхностного слоя и глубины уп
рочнения. На удалении от кромки на 2,0-2,5 мм, согласно предложенной схеме лазерного воздействия предлагалась возможность формирования поверхностей с регулярными микрорельефами с целью снижения абразивного воздействия, мини
мизации протекания химических и электрохимических процессов в зоне контакта матрица -обрабатываемый материал -пуансон. Учитывая то, что отражательная спо
собность металлических поверхностей в значительной степени определяется мик
рогеометрическими параметрами, нами были выполнены исследования влияния
параметров шероховатости твердосплавных поверхностей на коэффициент отра
жения R. Исследованиям подвергались образцы из твердых сплавов вольфрамоко
бальтовой группы с различным содержанием в них кобальта (ВК6, ВКЮ, ВК15).
Для этого на исследуемых образцах создавались поверхности с различными пара
метрами шероховатости (R^=l,55; 0,81; 0,16 мкм) и оценивалась их отражательная способность (результаты исследований представлены в таблице 1).
Так, на основании проведенных исследований можно заключить, что по отра
жательной способности можно судить о значениях параметров шероховатости ис
следуемых поверхностей.
Таблица 1 Зависимость коэффициента отражения твердосплавных поверхностей
от параметров шероховатости Шероховатость поверхностного
слоя, Rg, мкм
Коэф. отражения поверхностей R, %
ВК6 ВКЮ ВК15
1,55 19 21 23
0,81 59 60 62
0,16 83 85 88
Кроме того, в процессе исследований было установлено, что на исследуемых поверхностях в результате лазерного воздействия формируется особый характер микрорельефа, отличающийся образованием микровозвышений в зоне действия луча. Причем высота этих возвышений определяется как параметрами шерохова
тости обрабатываемых поверхностей, так и плотностью подводимой энергии. В результате проведенных исследований были установлены зависимости изменения высоты следа лазерного воздействия на поверхности образцов с различным содер
жанием в них кобальта от режимов обработки (рис.1).
Puc,L График зависимости изменения высоты следа лазерного воздействия от плотности подводимой энергии при обработке сплавов: / - BKJ5, 2-ВК10, 3-ВКб, (коэффициент отражения R = 20 %),
На рис. 2 представлены графики зависимости изменения геометрических па
раметров поверхности твердого сплава ВК6 от плотности энергии при упрочня
ющей обработке.
Анализируя полученные зависимости, можно заключить, что максимальное уве
личение высоты следа лазерного воздействия луча на поверхность с плотностью энергии 1,8 Дж/мм^ наблюдается при коэффициенте отражения поверхности 19 %.
Увеличение коэффициента отражения до 59 % вызывает снижение высоты следа лазерного воздействия до 15,0 мкм. Дальнейшее увеличение коэффициента отра
жения поверхности до 83 % приводит к снижению высоты следа до 9,5 мкм.
Н тах,
1,5 1,9 2.3 2.7 3.1q,/l>K/MM^
Рис. 2. Зависимость изменения геометрических параметров поверхностного слоя твердого сплава В Кб от плотности энергии лазерного излучения: 1 -R -8 3 %; 2 - R -5 9 %:
3 -R = 1 9 % .
При увеличении плотности энергии до 2,4 Дж/мм^ наблюдается некоторое воз
растание высоты следа лазерного воздействия. В частности, при упрочнении по
верхности с коэффициентом отражения 19 % увеличивается, но в то же время это вызывает трещинообразование в поверхностном слое.
Таким образом, можно заключить, что для формирования на исследуемых твер
досплавных поверхностях благоприятного уровня физико-механических и микро
геометрических характеристик в наибольшей степени отвечает требованиям по
верхность с коэффициентом отражения R 19 % (в частности для сплава ВК6).
Кроме того, исследованиями установлено, что при воздействии лазерного излу
чения на поверхности с переменным уровнем отражательной способности соглас
но предложенной схеме обработки наблюдается увеличение микротвердости обра
батываемых поверхностей.
На рис. 3 представлены графики зависимости микротвердости поверхност
ного слоя твердого сплава ВК6 от режимов лазерного воздействия при различ
ной коэффициенте отражения. Из представленных графиков видно, что с уве
личением коэффициента отражения поверхности микротвердость исследуемых образцов из сплава ВК6 снижается. Это можно, по-видимому, объяснить тем, что с увеличением степени отражения снижается глубина упрочненного слоя,
температура в зоне воздействия лазерного луча при одинаковой его плотности и, как следствие, микротвердость поверхности в месте действия луча по срав
нению с участком с меньшей отражательной способностью.
Рис. 3. Зависимость микротвердости поверхности образца из сплава ВКб от плотности энергии лазерного излучения при коэффициенте отражения R: 1 - 83 %; 2 - 59 %; 3 ~ 19 %
На основании выполненных исследований установлено, что, варьируя режима
ми лазерной обработки, можно, наряду с улучшением эксплуатационных показате
лей работоспособности поверхностей с переменным уровнем отражательной спо
собности, добиться улучшения характеристик качества рабочих поверхностей твер
досплавных деталей штампов.
УДК 6 2 1 .9 .0 4 8 .7
О. Г. Девойно, А. Л. Кочеров, А. П. П илипчук