Поверхневе зміцнення та оздоблювання металевих виробів гібридною лазерно-ультразвуковою обробкою

Автор(и)

  • Vitaliy Dzhemelinskyi Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-5797-0134
  • Dmytro Lesyk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-6919-7409
  • Olexiy Goncharuk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-0575-6571
  • Oleksandr Dаnyleikо Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-8501-0421

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.124031

Ключові слова:

лазерно-ультразвукове зміцнення, сталь 45, термокінетична модель, термофізична модель, твердість, шорсткість

Анотація

Проведено теоретичні та експериментальні дослідження можливостей використання гібридного лазерно-ультразвукового зміцнення та оздоблювання металевих виробів. Запропоновано методику для оцінки градієнту температур при використанні сканувального лазерного променя та ультразвукового інструменту. Визначено температуру початку деформаційної дії ультразвуковим інструментом в процесі термодеформаційного зміцнення та оздоблювання великогабаритних сталевих поверхонь

Біографії авторів

Vitaliy Dzhemelinskyi, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, професор

Кафедра лазерної техніки та фізико-технічних технологій

Dmytro Lesyk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра лазерної техніки та фізико-технічних технологій

Olexiy Goncharuk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра лазерної техніки та фізико-технічних технологій

Oleksandr Dаnyleikо, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Аспірант

Кафедра лазерної техніки та фізико-технічних технологій

Посилання

  1. Santhanakrishnan, S., Dahotre, N. B. (2013). Laser surface hardening.ASM Handbook Volume 4A: Steel Heat Treating Fundamentals and Processes, 476–491.
  2. Kovalenko, V., Zhuk, R. (2004). Systemized approach in laser industrial systems design. Journal of Materials Processing Technology, 149 (1-3), 553–556. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.020
  3. Idan, A. F. І., Akimov, O., Golovko, L., Goncharuk, O., Kostyk, K. (2016). The study of the influence of laser hardening conditions on the change in properties of steels. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (80)), 69–73.doi: 10.15587/1729-4061.2016.65455
  4. Klocke, F., Schulz, M., Gräfe, S. (2017). Optimization of the Laser Hardening Process by Adapting the Intensity Distribution to Generate a Top-hat Temperature Distribution Using Freeform Optics. Coatings, 7 (12), 77. doi: 10.3390/coatings7060077
  5. Wang, Z., Jiang, C., Gan, X., Chen, Y., Ji, V. (2011). Influence of shot peening on the fatigue life of laser hardened 17-4PH steel. International Journal of Fatigue, 33 (4), 549–556. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2010.10.010
  6. Tsuji, N., Tanaka, S., Takasugi, T. (2009). Effects of combined plasma-carburizing and shot-peening on fatigue and wear properties of Ti–6Al–4V alloy. Surface and Coatings Technology, 203 (10-11), 1400–1405. doi: 10.1016/j.surfcoat.2008.11.013
  7. Tsuji, N., Tanaka, S., Takasugi, T. (2009). Effect of combined plasma-carburizing and deep-rolling on notch fatigue property of Ti-6Al-4V alloy. Materials Science and Engineering: A, 499 (1-2), 482–488. doi: 10.1016/j.msea.2008.09.008
  8. Mazheika, A. I., Chaikovskyi, O. B., Mukhammed, A. Sh. M., Lutai, A. M. (2006). Lazerne termodeformatsiyne zmitsnennia detalei silskohospodarskykh mashyn. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiya silskohospodarskykh mashyn, 1, 140–146.
  9. Tian, Y., Shin, Y. C. (2007). Laser-assisted burnishing of metals. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 47 (1), 14–22. doi: 10.1016/j.ijmachtools.2006.03.002
  10. Wu, B., Wang, P., Pyoun, Y.-S., Zhang, J., Murakami, R. (2012). Effect of ultrasonic nanocrystal surface modification on the fatigue behaviors of plasma-nitrided S45C steel. Surface and Coatings Technology, 213, 271–277. doi: 10.1016/j.surfcoat.2012.10.063
  11. Lesyk, D. A., Martinez, S., Dzhemelinskyy, V. V., Lamikiz, А., Mordyuk, B. N., Prokopenko, G. I. (2015). Surface microrelief and hardness of laser hardened and ultrasonically peened AISI D2 tool steel. Surface and Coatings Technology, 278, 108–120. doi: 10.1016/j.surfcoat.2015.07.049
  12. Lesyk, D. A., Martinez, S., Mordyuk, B. N., Dzhemelinskyi, V. V., Lamikiz, А., Prokopenko, G. I. et. al. (2017). Microstructure related enhancement in wear resistance of tool steel AISI D2 by applying laser heat treatment followed by ultrasonic impact treatment. Surface and Coatings Technology, 328, 344–354. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.08.045
  13. Lesyk, D. A., Martinez, S., Mordyuk, B. N., Dzhemelinskyi, V. V., Lamikiz, A., Prokopenko, G. I. et. al. (2017). Laser-Hardened and Ultrasonically Peened Surface Layers on Tool Steel AISI D2: Correlation of the Bearing Curves’ Parameters, Hardness and Wear. Journal of Materials Engineering and Performance, 27 (2), 764–776. doi: 10.1007/s11665-017-3107-7
  14. Brover, A. V. (2008). Strukturnoe sostoyanie poverhnostnyh sloev stali X12M posle lazerno-akusticheskoy obrabotki. Vesnik Mashinostroeniya, 11, 67–69.
  15. Gureev, D. M. (2001). Laser-ultrasonic hardening of steel surface. Adv. Cond. Matt. Mater. Research, 3 (1), 87–94.
  16. Rakhimyanov, K. M., Nikitin, Y. V., Semenova, Y. S., Eremina, A. S. (2016). Residual Stress, Structure and Other Properties Formation by Combined Thermo-Hardening Processing of Surface Layer of Gray Cast Iron Parts. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 126, 012019. doi: 10.1088/1757-899x/126/1/012019
  17. Martínez, S., Lamikiz, A., Ukar, E., Tabernero, I., Arrizubieta, I. (2016). Control loop tuning by thermal simulation applied to the laser transformation hardening with scanning optics process. Applied Thermal Engineering, 98, 49–60. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2015.12.037
  18. Martínez, S., Lesyk, D., Lamikiz, A., Ukar, E., Dzhemelinsky, V. (2016). Hardness Simulation of over-tempered Area During Laser Hardening Treatment. Physics Procedia, 83, 1357–1366. doi: 10.1016/j.phpro.2016.08.143
  19. Holovko, L. F., Lukianenko, S. O. (2009). Lazerni tekhnolohiyi ta kompiuterne modeliuvannia. Kyiv: Vistka, 296.
  20. Mordyuk, B. N., Prokopenko, G. I. (2007). Ultrasonic impact peening for the surface properties’ management. Journal of Sound and Vibration, 308 (3-5), 855–866. doi: 10.1016/j.jsv.2007.03.054
  21. Mordyuk, B. N., Prokopenko, G. I. (2006). Fatigue life improvement of α-titanium by novel ultrasonically assisted technique. Materials Science and Engineering: A, 437 (2), 396–405. doi: 10.1016/j.msea.2006.07.119
  22. Santhanakrishnan, S., Kong, F., Kovacevic, R. (2012). An experimentally based thermo-kinetic phase transformation model for multi-pass laser heat treatment by using high power direct diode laser. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 64 (1-4), 219–238. doi: 10.1007/s00170-012-4029-z
  23. Orazi, L., Fortunato, A., Cuccolini, G., Tani, G. (2010). An efficient model for laser surface hardening of hypo-eutectoid steels. Applied Surface Science, 256 (6), 1913–1919. doi: 10.1016/j.apsusc.2009.10.037
  24. Jerniti, A. G., Ouafi, A. E., Barka, N. (2016). Single Track Laser Surface Hardening Model for AISI 4340 Steel Using the Finite Element Method. Modeling and Numerical Simulation of Material Science, 06 (02), 17–27. doi: 10.4236/mnsms.2016.62003
  25. Kyryliv, O. V., Nykyforchyn, H. M., Kurzydlowski, K. J. (2008). Evaluation of heat release in the process of pulsed mechanical hardening of titanium alloys. Materials Science, 44 (3), 418–422. doi: 10.1007/s11003-008-9099-6

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-02-22

Як цитувати

Dzhemelinskyi, V., Lesyk, D., Goncharuk, O., & Dаnyleikо O. (2018). Поверхневе зміцнення та оздоблювання металевих виробів гібридною лазерно-ультразвуковою обробкою. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(12 (91), 35–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.124031

Номер

Том 1 № 12 (91) (2018): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Vitaliy Dzhemelinskyi, Dmytro Lesyk, Olexiy Goncharuk, Oleksandr Dаnyleikо

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.