Rotační bleskové kalení s pomocí elektronového svazku a laserového paprsku

Abstract

Diplomová práce se zabývá aplikací ohřevu elektronovým svazkem a laserovým paprskem pro bleskové (jednorázové) povrchové kalení ocelí za rychlé rotace. Při tomto způsobu kalení dochází k velmi rychlému homogennímu ohřevu definované části povrchu. Jako experimentální materiál byla zvolena ocel 42CrMo4 (WNr 1.3563, ČSN 15142). Literární část rozebírá nejčastější metody povrchového kalení, zejména pak technologii laserového paprsku a elektronového svazku a cituje některé předchozí práce na podobné téma. V rámci experimentální části byly pro daný účel sestrojeny rotační přípravky. Bylo provedeno kalení při různých nastaveních zdroje záření, rychlosti otáčení vzorku a posuvu laserového nebo elektronového paprsku. Rotačním jednorázovým kalením pomocí laserového paprsku bylo dosaženo maximální hloubky zakalení 0,7 mm a šířky stopy 5,6 mm. V případě elektronového svazku byla provedena modulace rozložení výkonu svazku podél šířky stopy za účelem zlepšení poměru mezi hloubkou a šířkou vrstvy. Výsledkem pokusů bylo dosažení maximální hloubky 1,4 mm a šířky stopy 13,4 mm.

This master thesis deals with surface hardening of steels, especially with rotary flash hardening of 42CrMo4 steel (WNr 1.3563, ČSN 15142). In this method homogenous heating of whole surface occurs during a very fast rotation of the component. In the theoretical part of this thesis the most common methods of surface hardening are described, with focus on laser and electron beam technologies. In the experimental part special device for this application was constructed. Rotary flash hardening was done using different radiation source and experimantal device parameters. The hardened surface layer of maximal thickness of 0,7 mm and width of 5,6 mm was achieved using laser beam. Results with electron beam were way better, because this technology allows to control the distribution of power along the beam width in order to improve the width/thickness ratio of hardened layer. Using this method maximal layer thickness of 1,4 mm and width of 13,4 mm was achieved.