| 2008 №12 (04) | 2008 №12 (06) |
Журнал «Автоматическая сварка», № 12, #2008 г., с. 24-32
Процессы упрочнения и нанесения покрытий с использованием лазерного излучения (Обзор)... 24
В.Ю. Хаскин
ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11.Реферат
Рассмотрено состояние развития процессов термического упрочнения, легирования, наплавки и нанесения покрытий, в которых основная роль отведена лазерному излучению. Представлены технологические схемы, указанных процессов, отмечены их достоинства и недостатки. На примере практического применения проанализированы перспективы дальнейшего развития этих процессов.
Ключевые слова: лазерные технологии, термообработка, легирование, наплавка, нанесение покрытий, гибридные и комбинированные процессы, достоинства и недостатки, практическое применение, перспективы развития
Список литературы
1. Григорьянц А. Г., Мисюров А. И. Возможности и перспективы применения лазерной наплавки // Технол. машиностр. — 2005. — № 10. — С. 52–56.2. Коваленко В. С. Лазерная технология на новом этапе развития // Автомат. сварка. — 2001. — № 12. — С. 4–10.
3. Vuoristo P., Tuominen J., Nurminen J. Laser coating and thermal spraying — process basics and coating properties // Proc. of ITSC-2005, Basel, Switzerland, May 2–4, 2005. — Basel, 2005. — P. 1270–1277.
4. Лазерная техника и технология: В 7 кн. — М.: Высш. шк. — Кн. 3: Григорьянц А. Г., Сафонов А. Н. Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А. Г. Григорьянца, 1987. — 191 с.
5. Технологические лазеры: Справ.: В 2 т. — М.: Машиностроение. — Т. 1: Расчет, проектирование и эксплуатация / Г. А. Абильсиитов, В. С. Голубев, В. Г. Гонтарь и др.; Под ред. Г. А. Абильсиитова, 1991. — 432 с.
6. Свойства доэвтектоидных комплексно-легированных сталей после лазерной термообработки / В. Ю. Хаскин, С. Ю. Павловский, В. П. Гаращук и др. // Автомат. сварка. — 2000. — № 5. — С. 53–57.
7. Канарчук В. Є., Чигринець А. Д., Шапошников Б. В. Лазерна техніка та технологія для зміцнення і відновлення деталей і апаратів. — К.: Укр. транспорт. ун-т, 1995. — 42 с.
8. Pat. 4195913 US. Optical integration with screw supports / D. Dourte, N. J. Spawr, R. L. Pierce. — Publ. 04.80.
9. Pat. 4387952 US. Single axis beam scanner / R. B. Slusher. — Publ. 14.06.83.
10. Abboud J. H., West D. R. F. Processing aspects of laser surface alloying of titanium with aluminium // Mater. Sci. and Technol. — 1991. — 7, № 4. — P. 353–356.
11. Laser surface alloying using metal salt precursors / M. Pons, A. Hugon, A. Galerie, A. Fasasi // Surface and Coat. Technol. — 1991. — 45, № 1–3. — P. 443–448.
12. Katayama S., Matsunawa A., Arata Y. Laser nitriding and hardening of titanium and other materials // Electron and laser beam weld. // Proc. Intern. conf., Tokyo, July 14–15, 1986. — Oxford, 1986. — P. 323–324.
13. Pokhmurska H. V., Dovhunyk V. M., Student M. M. Wear resistance of laser-modified arc-sprayed coatings made of FMI-2 powder wires // Mater. Sci. — 2003. — 39, № 4. — P. 533–538.
14. Похмурська Г. В. Утворення тріщин у газотермічних покривах залежно від умов їх лазерного переплавлювання // Фіз.-хім. механіка матеріалів. — 2003. — № 1. — С. 59–62.
15. Laserstrahlschweiβen mit pulverfoеrmigem Schweiβzusatz / Edelstahl-Mechanik GmbH // Praktiker. — 2007. — № 3. — S. 68–69.
16. Steen W. M., Courtney C. G.H. Hardfacing of nimonic 75 using 2 kW continuous wave CO2 laser // Metals Technol. — 1980. — June. — P. 89–93.
17. Irons G. C. Laser fusing of flame spray coatings // Welding J. — 1978. — № 12. — P. 156–161.
18. Ayers J. D., Schaefer R. J. Consolidation of plasma-sprayed coatings by laser remelting // Laser applications in materials processing. — 1979. — 198. — P. 142–148.
19. Matthews S. J. Laser fusing of hardfacing alloy powders // Lasers in materials proc.: ASM conf. proc., Florida, USA, Nov., 1983. — Florida, 1983. — P. 138–148.
20. Автоматические порошковые питатели и технология лазерной наплавки / Zeng Xaoyan, Zhu Beidi, Tao Zengyi et al. // Chin J. Lasers. — 1993. — 20, № 3. — P. 210–214.
21. Теоретическое исследование процессов лазерной аморфизации и получения микрокристаллических структур / И. Н. Завестовская, В. И. Игошин, А. П. Канавин и др. // Тр. ФИАН. — 1993. — 217. — С. 3–12.
22. Применения лазерной технологии в ремонтном производстве / В. Е. Архипов, Е. М. Биргер, Т. А. Смолонская и др. // Свароч. пр-во. — 1985. — № 1. — С. 7–8.
23. Лазерная наплавка фасок клапанов двигателя внутреннего сгорания / А. Г. Григорянц, А. Н. Сафонов, В. В. Шибаев и др. // Там же. — 1984. — № 5. — С. 19–20.
24. Чекурін В. Ф., Похмурська Г. В. Математична модель розтріскування лазерно модифікованих металопорошкових покривів // Фіз.-хім. механіка матеріалів. — 2004. — — № 5. — С. 18–22.
25. Гофман Я. Восстановление сменных деталей с помощью лазерных технологий // Автомат. сварка. — 2001. — № 12. — С. 37—38.
26. Underwater cladding with laser beam and plasma arc welding / R. A. White, R. Fusaro, M. G. Jones et al. // Welding J. — 1997. — № 1. — P. 57–61.
27. Fundamental study on thermal spraying by laser / M. Yoneda, A. Utsumi, K. Nakagawa et al. // Proc. of ATTAC’88, Osaka, May, 1988. — Osaka, 1988. — P. 137–142.
28. Wolf S., Volz R. Das Laserstrahlbeschichten integrierbarer Oberflaеchenschutz fuеr ein breites Anwendungsspektrum des modernen Maschinenbaus // Proc. of thermal spraying conf. TS’96, Essen, Deutschland, Мar. 1996. — Essen, 1996. — S. 160–163.
29. Бушма А. И., Васенин Ю. Л., Кривцун И. В. Моделирование процесса лазерного напыления керамических покрытий с учетом рассеяния лазерного пучка напыляемыми частицами // Автомат. сварка. — 2005. — № 12. — С. 12–17. 30. Production of compositionally gradient coatings by laser spraying method / A. Utsumi, J. Matsuda, M. Yoneda et al. // Proc. of ITSC’95, Kobe, Japan, May, 1995. — Kobe, 1995. — P. 325–330.
31. Применение металлизации для восстановления деталей авиатехники из сталей 30ХГСР2А и 30ХГСА / С. Н. Юркевич, Е. Г. Прищепов, А. С. Прядко, В. Н. Мышковец // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2006. — № 6. — С. 32–33.
32. Газотермические покрытия из порошковых материалов: Справ. / Ю. С. Борисов, Ю. А. Харламов, С. Л. Сидоренко, Е. Н. Ардатовская. — Киев: Наук. думка, 1987. — 544 с.
33. Pat. 6312768 US. Method of deposition of thin films of amorphous and crystalline microstructures based on ultrafast pulsed laser deposition / A. Rode, E. Gamaly, D. Luther-Davies. — Publ. 06.11.2001.
34. Microstructure of Al2O3 nanocrystalline/cobalt — based alloy composite coatings by laser deposition / Mingxi Li, Yizhu He, Xiaomin Yuan, Shihong Zhang // Materials & Design. — 2006. — 27. — P. 1114–1119.
35. Uchiyama F., Tsukamoto K., Fons P. Three-dimensional device fabrication using the laser spray process technique // Proc. of ITSC’95, Kobe, Japan, May, 1995. — Kobe, 1995. — P. 259–262.
36. Ragulya A. V. Selective laser sintering of multilayer oxide ceramics // Functional Materials. — 2001. — 8, № 1. — P. 162–166.
37. Varyukhin V. N., Shalaev R. V., Prudnikov A. M. Properties of diamond films obtained in a glow discharge under laser irradiation // Ibid. — 2002. — 9, № 1. — P. 111–114.
38. Хокинг М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: Получение, свойства и применение. — М.: Мир, 2000 — 518 с.
39. Induktiv unterstuеtzte Lasermaterialbaerbeitung / B. Brenner, J. Standfuβ, V. Fux, S. Bonβ. — Dresden, Germany: Fraunhofer-Institut fuеr Werkstoff- und Strahltechnik, 2001. — 6 S.
40. Лазерно-световая обработка материалов как новое направление в гибридных процессах / А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, С. С. Шилов, Г. М. Алексеев // Технол. машиностр. — 2005. — № 10. — С. 37–45.
41. Хорунов В. Ф., Шань Цзиго. Сварка и пайка с использованием светового луча дуговых ксеноновых ламп (Обзор) // Автомат. сварка. — 1995. — № 5. — С. 48–52.
42. Laser-arc discharge: Theory and applications / V. S. Gvozdetsky, I. V. Krivtsun, M. I. Chizhenko et al. // Welding and Surfacing Rev. — 1995. — 3. — 148 p.
43. Seyffarth P., Krivtsun I. V. Laser-arc processes and their applications in welding and material treatment // Welding and allied processes. — London: Taylor and Francis Books. — 2002. — Vol. 1. — 200 p.
44. Integrated laser-arc plasmatron for laser-plasma spraying and CVD processes / Yu. Borisov, A. Bushma, A. Fomakin et al. // Laser technologies in welding and materials processing: Proc. of the Sеcond Intern. conf., vil. Katsiveli, Grimea, Ukraine, May 23–27, 2005. — Kiev: E. O. Paton Electric Welding Institute NASU, 2005. — P. 57–59.
45. Лазерно-плазменное упрочнение поверхностных слоев быстрорежущих сталей / В. В. Мелюков, В. А. Кузьмин, А. В. Частиков и др. // Материалы 7-й Международ. практ. конф.-выставки, Санкт-Петербург, 13–16 апр. 2005 г. — С.-Пб., 2005. — С. 156–164.
46. Pat. 5688564 US. Process for the preparation and coating of a surface / C. L. M. Coddet, T. Marchione. — Publ. 18.11.97.
47. Characterization of сoatings deposited by laser-assisted atmospheric plasma spraying / R. Zreris, S. Nowotny, L.-M. Berger et al. // Proc. of thermal spray conf., Orlando, USA, 2003. — Orlando, 2003. — P. 567–572.
48. Surface preparation and thermal spray in a single step: the PROTAL process / C. Coddet, G. Montagon, T. Marchione, O. Freneaux // Proc. of 15th ITSC, Nice, France, 1998. — Nice, 1998. — Vol. 2. — P. 1321–1325.
49. Повышение эффективности плазменной обработки материалов при введении дополнительного источника энергии в виде лазерного излучения / Е. А. Чащин, А. В. Федин, А. А. Митрофанов, И. В. Шилов // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования: Сб. тр. Третьей междунар. науч.-практ. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Санкт-Петербург, 14–17 март. 2007 г. — С.-Пб.: Изд-во политехн. ун-та, 2007. — С. 119–120.
50. Борисов Ю. С., Бушма А. И., Кривцун И. В. Моделирование движения и нагрева частиц порошка при лазерном, плазменном и гибридном напылении // Доп. НАН України. — 2005. — № 1. — С. 86–94.
51. Pat. 6197386 US. Method for applying a coating by means of plasma spraying while simultaneously applying a continuous laser beam / E. Beyer, S. Nowotny. — Publ. 06.03.2001.
52. Structure and microhardness of coatings of high-chromium cast iron powder in hybrid spraying and plasma spraying with subsequent laser glazing / O. G. Devoino, M. A. Kardapolova, I. V. Krivtsun at al. // Laser technologies in welding and materials processing: Proc. of the Third Intern. conf., vil. Katsiveli, Grimea, Ukraine, 29 May–27 June, 2007. — Kiev: E. O. Paton Electric Welding Institute NASU, 2007. — P. 19–23.
53. Hai-ou Zhang, Ying-ping Qian, Gui-lan Wang. Study of rapid and direct thick coating deposition by hybrid plasma— laser manufacturing // Surface & Coatings Technol. — 2006. — 201. — P. 1739–1744.
54. Wilden J., Bergmann J. P., Dolles M. Riporti superficiali laser: aumento di efficienza e flessibilita tramite processi ibridi // Riv. Ital. Saldatura. — 2005. — Nov./Dic., 2005. — P. 809–816.