Защита состоится 20 Декабря 2010г. в 14:30 по адресу: 03680, г. Киев – 150 НТУУ "КПИ", корпус 19, комната 435.
| Загрузить автореферат |  |
АННОТАЦИЯ
Хаскин В.Ю. Научно-технологические основы лазерных и гибридных процессов наплавки и модификации поверхностей металлических изделий. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.07 – Процессы физико-технической обработки. – Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины, Киев, 2010 г.
Диссертация посвящена развитию научных основ процессов наплавки и обработки металлических поверхностей с использованием лазерного излучения путем исследования тепловых и физико-металлургических явлений, сопровождающих указанные процессы; построению на этой основе обобщенной расчетно-экспериментальной методики предварительной оценки и выбора параметров технологических режимов, которые обеспечивают необходимые качество и функциональные характеристики поверхностей обрабатываемых деталей.
В работе изучено современное состояние промышленного применения лазерных технологий поверхностной обработки, включающих в себя легирование, упрочнение, наплавку и нанесение покрытий. Проведен анализ недостатков лазерных процессов наплавки и поверхностного модифицирования, показаны возможности их устранения за счет применения различных технологических приемов, в том числе совместного использования действия лазерного излучения с такими тепловыми источниками, как высокочастотный, плазменный и дуговой. Проведен анализ целесообразности перехода от лазерных технологий к комбинированным и гибридным. Определены наиболее перспективные направления дальнейшего внедрения процессов обработки поверхности. Установлены наиболее широко употребляемые области варьирования значений параметров режимов изучаемых процессов.
На основании анализа литературных данных выбраны и доработаны базовые технологические схемы лазерных процессов поверхностной обработки, согласно которым проводились дальнейшие исследования. К ним относятся: лазерная наплавка (в т.ч. двухлучевая и с подогревом наплавочного порошка), комбинированная наплавка с сопутствующим ВЧ-подогревом, комбинированная лазерно-микроплазменная наплавка, лазерно-микроплазменное поверхностного легирования, гибридная лазерно-дуговая наплавка, гибридное лазерно-плазменное нанесение покрытий, микроплазменное осаждение испаренных лазерным излучением материалов, сварка по технологической схеме лазерной порошковой наплавки. Изучены физические процессы, происходящие при лазерной и гибридной обработке металлических поверхностей. Это позволило на базе схем распределения энергий для случая установившегося режима создать математическую модель, позволяющую определять параметры режима обработки путем оптимизации распределения температуры по глубине системы «наплавленный (обработанный) слой – основной металл» по критерию минимизации тепловложения. Предложен алгоритм выбора параметров режима обработки, согласно которому проведены соответствующие расчеты и определены режимы для всех рассматриваемых процессов поверхностной обработки.
Для корректировки математических моделей проведено экспериментальное исследование указанных процессов поверхностной обработки. Для этого разработано соответствующее технологическое оборудование и созданы лабораторные стенды для проведения экспериментов. С их помощью изучены физические и технологические особенности рассматриваемых процессов, проанализированы их достоинства и недостатки. Выполнены металлографические исследования и механические испытания полученных образцов, установлены характерные дефекты и предложены методы их устранения.
Проведено сравнение результатов экспериментов с расчетными данными для изучаемых процессов поверхностной обработки, а также верификация математических моделей. Определена точность расчетного способа определения параметров режима и установлено отсутствие необходимости корректировки математических моделей. Разработана универсальная расчетно-экспериментальная методика выбора параметров технологических режимов для этих процессов. С использованием данной методики разработан ряд технологических процессов для решения некоторых промышленных задач модифицирования и наплавки, в частности лазерного и лазерно-микроплазменного модифицирования длинномерных внутренних поверхностей изделий из комплексно легированных сталей, а также лазерно-микроплазменной наплавки шеек осей железнодорожных вагонов, лазерного восстановления деталей автотранспорта и полиграфических машин. Выполнен прогноз относительно перспектив дальнейшего развития лазерных процессов наплавки и поверхностного модифицирования на основе предложенной расчетно-экспериментальной методики.
Результаты работы нашли промышленное применение для лазерного упрочнения длинномерных внутренних поверхностей изделий из комплексно легированной стали (Завод им. Малышева, г. Харьков), ремонтной лазерной наплавки деталей полиграфических машин (АО «Электронполиграфсервис», г. Киев), восстановления пресс-форм (ЗАО «Укрпласт», г. Киев, ООО «Костал Украина», г. Переяслав-Хмельницкий), сварки фильтрующих элементов по способу лазерной наплавки (ЗАТ «Чернівецький хімзавод», г. Черновцы) и др.
