Основные параметры импульсной лазерной закалки и характеристики упрочненной поверхности

показатели качества термоупрочнения (рис. 4.38). При этом необходимый диаметр пятна подбирают изменением расфокусировки ΔF. Для увеличения равномерности распределения энергии по пятну необходимо использовать максимальную энергию накачки, которая регулируется напряжением накачки установки. Плотность мощности излучения изменяют путем изменения энергии в импульсе и диаметра лазерного пятна, при этом следует учитывать, что при изменении W может изменяться и длительность импульса т,.
Упрочненная одним импульсом зона лазерного воздействия в поперечном сечении имеет вид сегмента глубиной h и шириной b. Обычно ширина зоны не равна диаметру пятна dп

Рис. 4.38. Схема импульсной
лазерной закалки: 1-луч лазера; 2 –линза; 3 -деталь

контроля за процессом

Схема 2. Уменьшает возможность попадания воздуха в зону обработки

Схема 3. Уменьшает динамическое воздействие газовой струи на зону обработки

Схема 4. из-за возможности загрязнения линзы, редко применяется.эта схема

круга диаметром D. Тогда в случае однокоординатной (линейной) обработки скорость упрочнения определяется из выражения

, где D длина участка упрочнения; t -время обработки; п -число импульсов; K0 — коэффициент перекрытия; f — частота следования импульсов.

При двух координатной обработке одними из основных параметров является шаг s относительного перемещения по оси х и шаг s' перемещения по оси у. От соотношения этих шагов и диаметра зоны облучения зависят степень заполнения (упаковки) профиля, эффективность процесса. Обработка может быть реализована по одной из четырех схем (табл. 2). Эффективность обработки по схеме характеризуется коэффициентом использования импульсов Ки, который определяется из соотношения

где F' — площадь облученной поверхности

производительности, так как реальные условия вносят свои коррективы. Например, при D = 4 мм, Ки—0,74 (см. табл. 4, схема 3) и f =1 Гц производительность упрочнения составит 550 мм2/мин

К технологическим характеристикам упрочнения импульсным излучением относятся размерные параметры (диаметр единичной зоны упрочнения, ширина линейного упрочнения, глубина упрочненной зоны), степень упрочнения (микротвердость), шероховатость обработанной поверхности и др. Па эти характеристики влияют вид обрабатываемого материала, схема обработки, энергетические параметры облучения, эффективность поглощения излучения, среда и т. п. Так, с увеличением плотности мощности излучения q возрастает - как ширина В (диаметр единичного пятна D), так и глубина И зоны линейного упрочнения. Однако для каждого вида материалов существует некоторое пороговое значение q, после которого начинается разрушение (эрозия) материала.

Кп > 1 (а) и Кп < 1 (б)
(без перекрытия, с перекрытием)

. Схемы расположения нескольких пятен с обходом по контуру при Кп = 1

что обход по контуру для получения устойчивой глубины ЗЛВ целесообразно проводить при энергии не менее 30 Дж.
Принципиально возможны две схемы обхода по контуру (см. рис. 4.42). В схеме 1 пятна во всех рядах расположены друг под другом, а шаг по координате X равен шагу по координате У. Схема 1 более проста для технологического использования и позволяет произвести упрочнение большего контура. Ее применяют при использовании сферической и цилиндрической оптики. В схеме 2 имеет место смещение пятен в рядах на половину шага, причем шаг по координате У меньше, чем шаг по координате X. Схема 2 более сложна в конструктивном исполнении. Ее применяют только при использовании сферической оптики; качество упрочнения при этом выше, так как доля неупрочненной части поверхности здесь меньше.