Процеси фізико-технічної лазерної обробки та лазерно–плазмово-іонного зміцнення - Автореферат

Національний аерокосмічний університет ім. ПРОЦЕСИ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНОЇ ЛАЗЕРНОЇ ОБРОБКИ ТА ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМОВО-ІОННОГО ЗМІЦНЕННЯРобота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім.М.Є.Жуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України, м.Харків. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Костюк Геннадій Ігорович, Національний аерокосмічний університет ім.М.Є.Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, МОН України, м.Харків, завідувач кафедри робототехніки. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Добротворський Сергій Семенович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, професор кафедри технологій машинобудування; кандидат технічних наук, доцент Чистяк Володимир Григорович, Харківський національний економічний університет, доцент кафедри техніки і технології Захист відбудеться “18” травня 2007р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.04 у Національному аерокосмічному університеті ім.Практика проектування, виробництва, експлуатації і ремонту деталей авіаційної техніки говорить про те, що радикальним способом підвищення її експлуатаційних характеристик є комбінована обробка на основі лазерного зміцнення, плазмово-іонної й іонно-променевої обробки, де лазерна обробка дозволяє одержувати зміцнені шари до 1 мм, що значно розширює можливості комбінованої обробки, тому що іонна імплантація дозволяє зміцнити шар тільки до 0,2 мм, а плазмово-іонна дозволяє одержувати покриття до 10-15 мкм без розтріскування покриття. Незважаючи на застосування лазерного зміцнення та лазерної розмірної обробки як індивідуальної технології, так і в комбінованій, спільний розгляд теплофізики і термомеханіки не проводився, також не враховувалася кінцева швидкість розповсюдження тепла. Це також підтверджує актуальність розгляду спільної задачі теплопровідності і термопружності для виявлення режимів з термопружним відколом матеріалу та винайти продуктивні режими розмірної лазерної обробки та лазерного зміцнення. розробка моделі теплофізичних і термомеханічних процесів з врахуванням кінцевої швидкості розповсюдження тепла і її вплив на поля температур та напружень, що важливо для випадку оборобки імпульсним випромінюванням малої тривалості, коли суттєво зростає можливість механізму термопружного руйнування (відколу) матеріалу при динамічній дії теплового потоку; теплофізичний конструкційний мікротвердість різальний Наукова новизна отриманих результатів: - на основі рішення тривимірної нестаціонарної спільної задачі теплопровідності і термопружності отримані поля температур і напружень, які дозволяють винайти режими видалення матеріалу в паровій, рідкій і твердій фазі, що дозволяє знайти режими зміцнення з оплавленням і без, режими продуктивної розмірної обробки з термопружним відколом матеріалу, цей режим підтверджено експериментом;У першому розділі проведено розгляд можливостей підвищення службових характеристик деталей і стійкості РІ за рахунок різних методів зміцнення: плазмово-іонні покриття, іонна імплантація й іонне легування, лазерне зміцнення і комбінована обробка, причому розглянуто вплив цих видів обробки на стійкість РІ, мікротвердість і шорсткість поверхневого шару і зносостійкість, так само розглянуті фізичні особливості лазерної обробки. Враховучи, що час дії теплових потоків при лазерному випромінюванні малий, необхідно враховувати кінцеву швидкість поширення тепла, тому була розглянута задача, яка одержується введенням додаткового доданка, що враховує кінцеву швидкість поширення тепла. Таким чином, урахування кінцевої швидкості поширення тепла впливає на характер розподілу температур, зявляються стрибки температур, підвищується максимальна температура за рахунок зниження ефекту теплопровідності, підвищується значення температурних напружень у зоні поширення (максимальних градієнтів температур) тепла на 3-7%, зявляється додатковий максимум температурних напружень у зоні стрибка температур, порівнянний з основним максимумом (30-35 % від max). У третьому розділі розглянуто результати розрахунку полів температур і напружень, ефективності викиду матеріалу як у твердій, так і в рідкій фазі в залежності від величини щільності теплового потоку, швидкості переміщення плями взаємодії і часу дії лазерного випромінювання, враховані різні механізми видалення металу в рідкій фазі. Проведені також дослідження полів температур і напружень у конструкційних матеріалах при дії лазерного випромінювання, а також дається взаємозвязок параметрів обробки, розподілу температур і напружень, характеру й ефективності масовидалення, що важливо для розмірної обробки конструкційних матеріалів лазерним випромінюванням.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ