Пристрій для оздоблення поверхонь тертя із застосуванням лазерного променя

Реферат: Пристрій для оздоблення поверхонь тертя із застосуванням лазерного променя містить лазер та встановлену співвісно з його променем перетворюючу лінзу в корпусі, причому в його від'ємній частині з боку заготівки розташовано два ролики з можливістю обертання навколо своєї осі, які встановлено: один спереду та другий позаду зони опромінення на оброблювальній поверхні заготівки, і притиснено до нею пружиною. При цьому на поверхні роликів виготовлено конічні індентори різної гостроти і їх розташовано з відповідними кроками. UA 121385 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОЗДОБЛЕННЯ ПОВЕРХОНЬ ТЕРТЯ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ЛАЗЕРНОГО ПРОМЕНЯ UA 121385 U UA 121385 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до галузі використання в технологічних операціях обробки поверхонь виробів, які працюють з тертям, і можуть входити в склад лазерного технологічного обладнання для створення регулярного рельєфу на поверхнях тертя в операціях обробки поверхонь. Відомий пристрій [1] для підвищення опору зношення поверхні тертям із застосуванням лазерного променя утримує лазер та встановлену на осі його променя перетворюючу лінзу, а в напрямку відносного руху ролика за зоною опромінення поверхні заготівки розташований циліндричний ролик шириною, меншою, ніж ширина зони опромінення, та притиснутий до неї пружиною. Недоліком цього пристрою є те, що для досягнення ефекту підвищення стійкості до тертя приповерхневий шар нагрівають лазерним променем та ущільнюють силовою дією індентора ролика, що утворює в ньому структуру підвищеної твердості (для залізно-вуглецевих сплавів і деяких латуней) та з від'ємною залишковими напруженнями. Хоча це знижує зношення виробу від тертя об іншу поверхню, але достатній рівень його стійкості не досягається. Більш ефективною є наступна конструкція пристрою для обробки поверхонь тертя із застосуванням лазерного променя [2], який утримує лазер та встановлену співвісно з віссю його променя перетворюючу лінзу в корпусі, причому в його від'ємній частині з боку заготівки розташовано два ролики з можливістю обертання навколо своєї осі, один спереду та другий позаду зони опромінення на оброблювальній поверхні заготівки, які притиснено до нею пружиною. Хоча така конструкція пристрою більш ефективна, ніж попередня, внаслідок додаткової деформації поверхні переднім за його рухом роликом, який підготовлює поверхню до її опромінення підвищенням поглинальної здатності поверхні та здрібненням структури матеріалу заготівки, що впливає на ефективне нагрівання шару меншою кількістю імпульсної енергії, однак, при незмінному виду тертя зміцненої поверхні з іншою поверхнею, не дозволяє суттєво підвищити її зносостійкість. Задачею корисної моделі є додаткове підвищення зносостійкості поверхні заготівки за рахунок створення умов рідинного виду її тертя з поверхнею іншого виробу. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для оздоблення поверхонь тертя із застосуванням лазерного променя, який має лазер та встановлену співвісно з його променем перетворюючу лінзу в корпусі, причому в його від'ємній частині з боку заготівки розташовано два ролики з можливістю обертання навколо своєї осі, які встановлено: один спереду та другий позаду зони опромінення на оброблювальній поверхні заготівки, і притиснено до нею пружиною, згідно з корисною моделлю, на поверхні роликів виготовлено конічні індентори різної гостроти (перетину) і їх розташовано з відповідними кроками: ( dперt зад 2 Hгор  , )  хол dзад tпер H (1) де: dпер , dзад - діаметри загострення інденторів відповідно на передньому та задньому 40 45 50 55 хол роликах, t пер , t зад - кроки їх розташування, H , Hгор - поверхнева мікротвердість матеріалу  заготівки в холодному та гарячому станах. Схему пристрою зображено на Фіг. 1 та Фіг. 2, де 1 - лазерний промінь від лазера 9, перетворений лінзою 2, що розташована нерухомо в корпусі 3. З боку вільного торця корпусу 3 встановлена його від'ємна частина 8, яка має можливість переміщення вздовж осі променя 1 під дією пружини 7, і на якій закріплено на осях два ролики 4 і 5. На їх поверхнях виготовлено конічні індентори з діаметром вершин dпер та dзад при їх розташуванні з кроками t пер та t зад , що вибираються за рівнянням (1) для урахування різної податливості матеріалу заготівки в холодному (для ролика 4) та гарячому (для ролика 5) стані. Таке співвідношення дає можливість при достатньому навантаженні F (на кожний ролик по F 2 ) пластично деформувати приповерхневий шар у місцях контакту поверхні з інденторами з утворенням мікролунок. Ці мікролунки, не з'єднані між собою, послуговують акумуляторами для утримання рідкої мастильної речовини та формування опорних острівців із нестискуваного матеріалу, на яких може утримуватися контр-тіло тертя на мінімальній відстані від обробленої поверхні. Таким чином утворюється режим рідинного тертя двох поверхонь, який утримується при достатньому навантаженні на них без взаємного контакту, тобто з виключенням (суттєвим зменшенням) зношення тіл. 1 UA 121385 U 5 10 15 20 Пристрій працює наступним чином. Для заданого матеріалу заготівки вибирають режим загартування поверхні тертя при лазерному її нагріванні (потужність випромінювання, швидкість взаємного переміщення променя та заготівки V і розмір зони опромінення dF . Для реалізації вибраного режиму з урахуванням кута розбіжності лазерного променя θ застосовують лінзу з фокусною відстанню F , яку розташовують над поверхнею заготівки на відстані F  F , де F визначається за рівнянням: F  (dF  d0 )D F ( d0 - діаметр променя 1 в фокальній площині лінзи 2: d0  F ; D - діаметр лазерного променя на головній площині лінзи). Далі вибирається пружина 7 таким чином, щоб її деформація при розташуванні поверхні роликів 4 і 5 в вибраному перетині каустики променя 1 створювала вибране значення зусилля F на обидва ролики (по F 2 на кожний). Ролики, в свою чергу, розташовуються з обох боків зони опромінення діаметром dF , а лазер налагоджується на режим роботи з визначеним рівнем потужності променя P . При відносному переміщенні роликів 4 і 5 (з променем між ними) та заготівки 6 із швидкістю V з утриманням ролика 4 попереду зони опромінення, а 5 - за нею буде формуватися зміцнена доріжка шириною dF в результаті її загартування, причому із створеним мікрорельєфом у вигляді системи лунок. Лунки після переднього ролика готують поверхню до опромінення з більшим рівнем поглинання енергії внаслідок збільшення площі поглинання, а задній - формує систему рідинноємних лунок в "м'якому" нагрітому матеріалі. Таким чином, додаткове підвищення зносостійкості поверхні після комбінованої операції лазерної обробки пояснюється гартуванням приповерхового шару та формуванням на ній системи мікролунок для утримання мастила, тобто створенням рідинного виду тертя, що збільшує тривалість роботи вузла. Джерела інформації: 1. Заявка Японії № 61-119615, C21D 10, оп. 06.06.1986 р. 2. А.с. 934621 СРСР, В23К 26/00, оп. 1980 р. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Пристрій для оздоблення поверхонь тертя із застосуванням лазерного променя, що містить лазер та встановлену співвісно з його променем перетворюючу лінзу в корпусі, причому в його від'ємній частині з боку заготівки розташовано два ролики з можливістю обертання навколо своєї осі, які встановлено: один спереду та другий позаду зони опромінення на оброблювальній поверхні заготівки, і притиснено до нею пружиною, який відрізняється тим, що на поверхні роликів виготовлено конічні індентори різної гостроти (розмірів перетину на їх вершинах) і їх розташовано з відповідними кроками: 35 ( dпер t зад 2 Hгор  , )  хол dзад tпер H (1) де: dпер , dзад - діаметри загострення інденторів відповідно на передньому та задньому хол роликах, t пер , t зад - кроки їх розташування, H , Hгор - поверхнева мікротвердість матеріалу  заготівки в холодному та гарячому станах. 2 UA 121385 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3