- •1. Лазерная поверхностная обработка, как технологическая система.
- •2. Дать развернутый анализ всех факторов и параметров процесса лазерной поверхностной обработки, их причинно-следственные связи; управляющие факторы.
- •3. Разработать алгоритм управления процессом лазерной поверхностной обработки, как самообучающейся системы.
- •4. Основные факторы и параметры, определяющие процесс лазерной поверхностной обработки.
- •5. Способы и устройства измерения мощности лазерного излучения.
- •6. Мощность лазерного излучения. Проходные измерители мощности, конструкции, область применения.
- •7. Методы и устройства измерения энергетических параметров лазерных пучков. Измерители типа «рси».
- •8. Пространственная структура выходных лазерных пучков, способы ее изменения и измерения ее характеристик (формы, размеров, распределения интенсивности).
- •9. Способы управления формой, размерами и распределением интенсивности сфокусированных лазерных пучков, методы их измерения.
- •10. Фокусирование лазерных пучков с Гауссовым распределением интенсивности и методика расчета df и di(Li) с учетом аберраций сферической линзы.
- •11. Особенности фокусирования сферическими линзами многомодовых пучков, методика расчета df, di(Li) и величины перетяжки.
- •12. Фокусирование лазерных пучков сферическим зеркалом, определение параметров фокусирования.
- •13. Системы фокусирования со сферическими зеркалами (тороидальными, фокусаторами, интегральными, специальными и др.)
- •14. Применение сканирующих систем при лазерной поверхностной обработке, конструкция и характеристики устройств.
- •15. Физические процессы, протекающие в материалах при лазерной поверхностной обработке с причинно-следственными связями.
- •16. Процесс поглощения (закономерности, коэффициент поглощения, поглощательная способность).
- •17. Пространственная структура выходных лазерных пучков, способы ее изменения и измерения ее характеристик (формы, размеров, распределения интенсивности).
- •18. Поглощательная способность материалов, ее изменение в зависимости от параметров лазерной обработки, способы и устройства ее измерения.
- •19. Способы повышения поглощательной способности материалов при лазерной поверхностной обработке.
- •20. Основные факторы, определяющие поглощательную способность материалов при лазерной обработке с характеристикой взаимосвязей, способы ее измерения.
- •3.Шероховатость поверхности
- •4.Нанесение покрытий
- •21. Влияние свойств лазерного излучения и обрабатываемого материала на поглощение; методы его увеличения.
- •22. Определение температур в поверхностном слое материалов при действии импульсного лазерного излучения.
- •23. Определение глубины зоны термического влияния (закалки) в поверхностном слое материалов при действии импульсного лазерного излучения.
- •24. Определение температур в поверхностном слое материалов при действии непрерывно действующего движущегося теплового источника (лазерного луча). Способы упрощения расчетов.
- •25. Методика расчета режимов лазерной обработки для получения упрочненного слоя в конкретном материале заданной глубины, ширины и твердости.
- •26. Методика расчета режимов лазерной обработки для получения максимальной глубины упрочненного слоя.
- •27. Методика расчета режимов лазерной обработки сканирующим лучом.
- •28. Общая характеристика структурно-фазовых превращений в сталях при лазерном облучении: нагрев, охлаждение, критические точки, критические скорости охлаждения, влияние содержания углерода.
- •29. Структурно-фазовые превращения в высоколегированных сталях при лазерном нагреве.
- •30. Особенности структурных превращений в чугунах при лазерном нагреве.
- •31. Структурно-фазовые превращения в углеродистых сталях при лазерной обработке.
- •32. Структурно-фазовые превращения в малоуглеродистых сталях при лазерной обработке.
- •33. Структурно-фазовые превращения в среднеуглеродистых сталях при лазерной обработке.
- •34. Структурно-фазовые превращения в заэвтектоидных сталях при лазерной обработке.
- •35. Особенности структурно-фазовых превращений в низколегированных сталях.
- •36. Особенности структурно-фазовых превращений в высоколегированных сталях.
- •37. Механизм лазерного упрочнения сталей, чугунов, цветных сплавов.
- •38. Особенности структурно-фазовых превращений в титановых и алюминиевых сплавах при лазерном нагреве.
- •39. Механизм лазерного упрочнения металлов.
- •40. Применение сканирующих систем при лазерной поверхностной обработке. Достоинства, недостатки, конструкции.
- •41. Влияние исходного структурного состояния сталей на характеристики упрочненного слоя (глубина, твердость, структура…)
- •42. Технологические схемы лазерного упрочнения импульсным и непрерывным излучением.
- •43. Износостойкость, коэффициент трения и коррозионная стойкость материалов, упрочненных лазерным излучением.
- •44. Влияние лазерного облучения на характер и величину остаточных напряжений.
- •45. Теплостойкость и износостойкость материалов, упрочненных лазерным излучением.
- •46. Влияние лазерной обработки на механические характеристики материалов.
- •47. Лазерное легирование и наплавка. Способы введения легирующих и наплавляемых материалов в злн. Характеристики, достоинства, недостатки.
- •48. Способы лазерного легирования и наплавки из предварительно нанесенного слоя. Принцип, область применения, достоинства, недостатки.
- •49. Инжекционный способ легирования и наплавки (лазерная газопорошковая наплавка (гплн)). Особенности, схемы процесса, характеристики, технологические возможности.
- •51. Лазерное микролегирование и наплавка из предварительно нанесенного слоя. Механизмы движения расплавленного металла.
- •52. Механизм лазерного микролегирования материалов.
- •53. Материалы (порошки), применяемые для лазерного микролегирования и наплавки.
- •54. Оборудование для поверхностной (упрочнение, легирование, наплавка) лазерной обработки (структурные схемы, типы и характеристики лазеров и других узлов лтк).
44. Влияние лазерного облучения на характер и величину остаточных напряжений.
Остаточные напряжения в материале, упрочненном лазерным излучением, вызываются неравномерностью температурного воздействия, образованием во время нагрева или охлаждения новых структур с иной плотностью, наличием включений и т.п. Величина и знак этих напряжений зависят в наибольшей мере от плотности мощности излучения, а также вида материала и других условий обработки. Так, при малых плотностях мощности излучения, когда обрабатываемый материал нагревается до температур ниже температур плавления, в поверхностном слое развиваются довольно большие растягивающие напряжения, и область их распространения соизмерима с глубиной ЗТВ. На эпюре остаточных напряжений в стали 45 этот случай представлен зависимостью 4. Увеличение плотности мощности, сопровождающееся появлением на поверхность тонкого оплавленного слоя, приводит к снижению растягивающих напряжений и выравниванию их по глубине (кривая 3). При дальнейшем увеличении плотности происходит интенсивное плавление материала, остаточные напряжения в поверхностном слое меняют знак, т.е. появляются сжимающие напряжения, а в глубине упрочненного слоя значительно возрастают растягивающие напряжения.
В то же время на некоторых материалах, несмотря на значительное уменьшение растягивающих напряжений с ростом плотности мощности, изменение их знака не происходит (например, сталь Х12М), и в упрочненной зоне наблюдаются только растягивающие напряжения.
При обработке чугунов, как правило, в поверхностном слое возникают растягивающие напряжения, причем при упрочнении без оплавления (при невысокой плотности мощности излучения) они больше, чем в случае упрочнения с оплавлением (при более высокой плотности мощности). Если величина этих напряжений превышает предел прочности (σВ), то наблюдается образование трещин.
Для снятия остаточных напряжений применяется отпуск.
45. Теплостойкость и износостойкость материалов, упрочненных лазерным излучением.
Теплостойкость (термостойкость) стали также изменяется в результате лазерной обработки. При этом чаще всего понимают сохранение или изменение твердости, других механических свойств при высоких температурах, а также при повторных нагревах и охлаждениях. Так, в углеродистых сталях лазерное упрочнение приводит к некоторому увеличению теплостойкости. Повышение температуры нагрева вызывает снижение микротвердости, причем степень этого снижения зависит от содержания углерода в стали. Влияние температуры отпуска (нагрева) на микротвердость упрочненной зоны показано.
В инструментальной стали Р6М5 в результате лазерного упрочнения наблюдается повышение теплостойкости на 70…80°С, что может влиять на износостойкость режущих инструментов, изготовленных из этой стали.
Лазерное легирование дает возможность улучшить этот эксплуатационный показатель. Так, насыщение матричного материала – алюминиевого сплава АЛ25 – железом, никелем, марганцем, медью приводит к увеличению его теплостойкости (жаропрочности) от 1,5 до 4 раз. Такое значительное улучшение теплостойкости представляет большой интерес для двигателестроения, где алюминиевые сплавы работают в условиях высоких температур.