Введение 10
1. Термообработка металлов 11
1.1 Способы термообработки 11
1.2 Технологии лазерной термообработки металлов 12
1.3 Лазеры, применяемые для термообработки 16
2. Взаимодействие излучения с металлами 20
2.1 Оптические свойства металлов 20
2.2 Плавление и испарение металлов 22
3. Макроскопическая физика пластической деформации металлов 26
3.1 Стадийность пластического течения и автоволны
локализации деформации 2 6
3.2 Механика пластического течения и разрушения в металле 30
4. Экспериментальное оборудование и материалы 33
4.1 Лазерный комплекс 33
4.2 Исследуемый материал 34
4.3 Определение микротвердости металлографический анализ 34
4.4 Термическая обработка образцов 34
4.5 Установка и метод механических испытаний 38
5. Влияние очагов лазерного упрочнения на пластическую 40
деформацию
5.1 Диаграмма нагружения 40
5.2 Картина локализации 41
5.3 Результаты исследования 44
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 49
ресурсосбережение
6.1 SWOT- анализ 49
6.2 Инициация проекта 54
6.3 Планирование управления научно-техническим проектом 57
7. Социальная ответственность
7.1 Анализ выявленных факторов проектируемой 68 производственной среды
7.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой 75
производственной среды
Заключение 82
Список публикаций 83
Список используемых источников 84
Приложение А. Laser radiation interaction with metals 87
Актуальность: В настоящее время актуальным являются вопросы повышения надёжности и долговечности машин, приборов, установок, повышение их качества и эффективности работы. Решение этих проблем прежде всего связано с упрочнением поверхностных слоёв изделий.
Лазерная термическая обработка, в отличие от других процессов термоупрочнения, таких как: закалка токами высокой частоты, электронагрев, закалка из расплава, является не объемным, а поверхностным процессом. При этом особенностью лазерного излучения являются высокая плотность энергии, малое время воздействия излучения, которые обеспечивают высокую скорость, как нагрева, так и охлаждения обрабатываемой поверхности.
Благодаря своим возможностям локального воздействия, лазерные технологии востребованы для придания нужных свойств, к примеру, большим деталям машин, для которых применение печей является трудоемкой и иногда не выполнимой задачей. Однако точечная лазерная обработка, и её влияние на структуру поверхности до сих пор остается малоизученным процессом.
Целью данной магистерской диссертации является исследование очагов воздействия лазерного излучения на поверхности углеродистой стали.
Для успешной реализации поставленной цели будут решаться следующие задачи:
1) Исследование литературы по термической обработке и влиянию лазерного излучения на поверхности углеродистой стали;
2) Исследование микроструктуры очагов воздействия лазерного излучения на поверхности углеродистой стали;
3) Исследование влияния матрицы очагов воздействия лазерного излучение на свойства стали при растяжении;
Объект исследования - структура и механические свойства углеродистой стали после лазерного воздействия.
Предмет исследования - вариации размеров и размещения матрицы очагов лазерного воздействия при растяжении металла.
В диссертации было проведено исследование очагов воздействия лазерного излучения на поверхности углеродистой стали. По полученным данным сделано заключение о том, что создание системы очагов упрочнения в углеродистых сталях позволяет повлиять на локализацию пластического течения и на стадийность кривой нагружения.
Дальнейшие исследования в данной области позволят сформулировать критерии оптимального диаметра, глубины и твердости очагов упрочнения, которые будут обеспечивать высокие характеристики по износостойкости, прочности, а так же надежности и ресурса работы материала.
