RU2109082C1 - Способ обработки поверхности металлов, предназначенных для нанесения на них покрытия - Google Patents
Способ обработки поверхности металлов, предназначенных для нанесения на них покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109082C1 RU2109082C1 RU92004453A RU92004453A RU2109082C1 RU 2109082 C1 RU2109082 C1 RU 2109082C1 RU 92004453 A RU92004453 A RU 92004453A RU 92004453 A RU92004453 A RU 92004453A RU 2109082 C1 RU2109082 C1 RU 2109082C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- metal surface
- radiation
- treatment
- irradiation
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 19
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N Hydrocyanic acid Natural products N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- -1 titanium nitrile Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 2
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/021—Cleaning or etching treatments
- C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу обработки металлической поверхности перед нанесением покрытия и может быть использовано, например, перед нанесением твердых износостойких покрытий из нитрида или карбонитрида титана. Сущность изобретения: предложенный способ включает облучение металлической поверхности лазером. При этом облучение осуществляют сначала лазером на иттриевоалюминиевом гранате с неодимом типа Nd : YAG, а затем CO2 - лазером. 3 з. п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу поверхностной обработки металлов, покрываемых слоем материала, обладающего твердостью и стойкостью к износу, например, азотистым титаном или карбонитридом. Толщина такого покрывающего слоя обычно составляет 1 - 4 мкм, а его твердость составляет 2300 - 3200 единиц по Виккерсу. Он может осаждаться различными способами, например, посредством физического осаждения паров.
Быстрорежущая сталь, сталь для горячей или холодной обработки, три раза доводимые до максимальной температуры с целю вторичного отпуска, представляют собой примеры металлов, которые могут быть покрыты указанным выше способом.
Чтобы обработка с целью нанесения покрытия была успешной, каким бы образом она не выполнялась, для обрабатываемой металлической поверхности важно то, чтобы она была совершенно чистой и имела правильную форму. С этой целью в случае известных технических решений предназначенные для покрытия детали предварительно подвергаются чистовой обработке, например, посредством шлифования или обдува, а затем подвергаются последовательным промывкам различными растворами с целью удаления имеющихся поверхностных загрязнителей.
Цель изобретения заключается в создании более быстрого и более эффективного, чем обычно, процесса обработки поверхностей металлов, предназначенных для покрытия слоем материала, обладающего твердостью и стойкостью к износу.
Цель достигается посредством способа такого типа, который указан выше, отличающегося тем, что поверхность металла, предназначенная для нанесения покрытия, обрабатывается лазером.
Обработка вначале выполняется посредством лазера на иттриевоалюминиевом гранате с ниодимом (Nd : YAG лазер), а затем посредством CO2-лазера. При этом излучение Nd:YAG лазера обеспечивает сублимацию загрязнителей с поверхности, в то время как CO2-излучение, которое обладает большей мощностью, чем предыдущее излучение, плавит любые шероховатости на металлической части, сглаживая ее поверхность.
На чертеже приведено устройство для осуществления предлагаемого способа.
Устройство для поверхностной обработки металлических деталей 9, предназначенных для покрытия слоем материала, обладающего твердостью и стойкостью к износу, например азотистым титаном или карбонитридом титана, включает в себя Nd:YAG лазер 2 и CO2-лазер 4 для эмиссии лазерного излучения 5.
Устройство дополнительно включает в себя пятиосный робот 6 известного типа для удержания головки 8, из которой исходит лазерное излучение, подающее устройство 10, предназначенное для подачи деталей 9, предназначенных для обработки, рабочий стол 1 и сочетание зеркал для подвода лазерного излучения 5 от осуществляющих эмиссию устройств 2, 4 к детали 9 посредством головки 8. Точнее, оно включает в себя фиксированные зеркала 12 и коммутационное зеркало 14 для избирательного отражения излучения от устройства 3 или от устройства 4 к головке 8, установленной на роботе 6. Компьютер 18, предназначенный для управления процессом, управляет перемещениями робота 6 и выходом излучения от устройств 2 и 4.
Устройство работает следующим образом.
Как только деталь 9, предназначенная для обработки, перемещается от подающего устройства 10 к рабочему столу 1, лазер 2 приводится в действие и коммуникационное зеркало 14 поворачивается на 90o из положения, представленного на чертеже с тем, чтобы обеспечить отражение излучения от устройства 2. Робот 6 выполнен таким образом, чтобы осуществить надлежащие перемещения, при этом вся поверхность 9 подвергается излучению, мощность которого составляет 500 - 3000 Вт/см2 соответственно типу материала, подвергаемого обработке, а скорость перемещения лазера по поверхности детали составляет 0,5 - 0,1 м/мин. Угол падения лазерного излучения на обрабатываемую поверхность фактически составляет 90o. При этом обеспечивается сублимация поверхностных загрязнителей, таких как шлифовальные частицы, остающиеся после процесса чистовой обработки, слоя окислов, белый осадок от процесса электроэррозии, органические остатки и тому подобное.
Затем коммутационное зеркало 14 возвращается в положение, представленное на чертеже, и приводится в действие CO2-лазер 4. При выполнении надлежащих перемещений робота 6 вся поверхность детали 9 вновь подвергается облучению мощностью порядка 5000 - 25000 Вт/см2 со скоростью перемещения лазера по поверхности детали, составляющей 0,1 - 1,1 м/мин. Угол падения лазерного излучения вновь составляет фактически 90o.
Излучение CO2-лазера, которое обладает большей мощностью, чем использовавшееся ранее излучение, выравнивает поверхность детали посредством плавления пиков, вызывавших шероховатость. Следовательно, обработанная деталь готова для операции по нанесению покрытия на поверхность, которая последовательно осуществляется известными способами. Естественно, принцип изобретения остается одним и тем же, но варианты его осуществления могут широко изменяться по отношению к тому, что было описано и проиллюстрировано, без отклонения от существа изобретения. Например, лазерное излучение может проводиться в условиях вакуума таким образом, чтобы обеспечить удаление материала с обработанной поверхности.
Claims (4)
1. Способ обработки металлической поверхности перед нанесением твердого износостойкого покрытия, включающий облучение ее лазером, отличающийся тем, что облучение осуществляют сначала лазером на иттриевоалюминиевом гранате с неодимом типа Nd : YAG, а затем CO2-лазером.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение металлической поверхности лазером типа Nd : YAG осуществляют мощностью 500 - 3000 Вт/см2 со скоростью перемещения лазерного излучения по обрабатываемой поверхности 0,05 - 0,1 м/мин, а последующее облучение CO2-лазером осуществляют мощностью 5000 - 25000 Вт/см2 со скоростью перемещения лазерного излучения 0,1 - 1,1 м/мин.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерное излучение направляют на обрабатываемую металлическую поверхность под прямым углом.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку металлической поверхности лазерным излучением осуществляют в вакууме.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT91A000902 | 1991-11-22 | ||
| ITTO910902A IT1250211B (it) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | Procedimento per il trattamento superficiale a mezzo laser di metalli da rivestire. |
| IT91A00902 | 1991-11-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92004453A RU92004453A (ru) | 1996-05-27 |
| RU2109082C1 true RU2109082C1 (ru) | 1998-04-20 |
Family
ID=11409739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92004453A RU2109082C1 (ru) | 1991-11-22 | 1992-11-20 | Способ обработки поверхности металлов, предназначенных для нанесения на них покрытия |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0543784B1 (ru) |
| BR (1) | BR9204531A (ru) |
| DE (1) | DE69204625T2 (ru) |
| IT (1) | IT1250211B (ru) |
| PL (1) | PL168467B1 (ru) |
| RU (1) | RU2109082C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828891C1 (ru) * | 2024-04-25 | 2024-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Способ подготовки поверхности углеродистых и низколегированных сталей к нанесению полимерных покрытий |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9423277D0 (en) * | 1994-11-18 | 1995-01-11 | Univ Nottingham | Pulsed laser deposition of coatings |
| DE10137763C2 (de) * | 2001-08-02 | 2003-08-14 | Siemens Ag | Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung einer zu beschichtenden Oberfläche eines Substrates mit einem Beschichtungsmaterial |
| RU205342U1 (ru) * | 2017-09-12 | 2021-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" | Установка упрочнения газовым лазером внутренней поверхности изделий трубчатой формы |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4281030A (en) * | 1980-05-12 | 1981-07-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Implantation of vaporized material on melted substrates |
| IT1196856B (it) * | 1986-12-19 | 1988-11-25 | Fiat Auto Spa | Procedimento di lavorazione di grandi stampi in ghisa particolarmente per lo stampaggio di lamiere di veicoli ed attrezzature per la sua realizzazione |
-
1991
- 1991-11-22 IT ITTO910902A patent/IT1250211B/it active IP Right Grant
-
1992
- 1992-11-10 DE DE69204625T patent/DE69204625T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-10 EP EP92830616A patent/EP0543784B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-16 BR BR9204531A patent/BR9204531A/pt not_active Application Discontinuation
- 1992-11-20 PL PL92296673A patent/PL168467B1/pl unknown
- 1992-11-20 RU RU92004453A patent/RU2109082C1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828891C1 (ru) * | 2024-04-25 | 2024-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Способ подготовки поверхности углеродистых и низколегированных сталей к нанесению полимерных покрытий |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0543784A1 (en) | 1993-05-26 |
| PL296673A1 (en) | 1993-09-20 |
| IT1250211B (it) | 1995-04-03 |
| DE69204625T2 (de) | 1996-02-01 |
| ITTO910902A0 (it) | 1991-11-22 |
| DE69204625D1 (de) | 1995-10-12 |
| PL168467B1 (pl) | 1996-02-29 |
| ITTO910902A1 (it) | 1993-05-22 |
| EP0543784B1 (en) | 1995-09-06 |
| BR9204531A (pt) | 1993-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1244325A (en) | Method and apparatus for laser hardening of steel | |
| CA2188602C (en) | Laser peening process and apparatus | |
| EP0861917A1 (en) | Oblique angle laser shock processing | |
| AU5332494A (en) | Process and apparatus for welding and other heat treatments | |
| RU2109082C1 (ru) | Способ обработки поверхности металлов, предназначенных для нанесения на них покрытия | |
| JP2718795B2 (ja) | レーザビームを用いてワーク表面を微細加工する方法 | |
| ES2159176T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para el tratamiento de superficies de taladros de piezas. | |
| PT1426314E (pt) | Dispositivo e processo para o tratamento de superficie de pecas a trabalhar | |
| US11458572B2 (en) | Laser smoothing | |
| CN117862694A (zh) | 一种高强度金属切割加工工艺 | |
| EP2855719B1 (en) | Deep laser peening | |
| RU95108163A (ru) | Способ нанесения упрочняющего покрытия на металлические или металлосодержащие поверхности | |
| Folkes | Surface modification and coating with lasers | |
| Steen | Laser surface treatment: an overview | |
| JPH0379408B2 (ru) | ||
| JPS63108930A (ja) | 金型の製造方法 | |
| JPH0230717A (ja) | 冷間圧延用ロールの粗面化表面処理方法 | |
| JPH0482601A (ja) | 溶射皮膜の切削加工方法 | |
| RU2062792C1 (ru) | Способ упрочнения быстрорежущей стали | |
| GB2258182A (en) | Method of joining together at least two metallic surfaces by diffusion bonding and apparatus for use therein. | |
| GB2160227A (en) | Heat treatment process | |
| SU1615222A1 (ru) | Способ обработки поверхностей трени | |
| JPS5940552B2 (ja) | レ−ザ加工方法 | |
| RU92004453A (ru) | Способ обработки поверхности металлов, предназначенных для нанесения на них покрытий | |
| Lochmann | A spring board for further penetration and future intensification of machining technology |