DSpace Repository

Lézeres felületkezelés és modellezés

Show simple item record

dc.contributor.editor Bitay, Enikő
dc.creator Bitay, Enikő
dc.date.accessioned 2010-01-07T16:46:44Z
dc.date.issued 2007
dc.identifier.isbn 9738231663
dc.identifier.isbn 9789738231665
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10598/8923
dc.description.abstract A szerkezeti anyagok és az anyagtechnológiák fejlesztése a legutóbbi időkben is az eddigi elméleti és gyakorlati ismeretekre alapozva, de jobbára próbálkozással történt. A nem túl távoli jövő feladata olyan eljárások (szimulációs technikák) kidolgozása, amelyekkel képesek leszünk valamely anyag szerkezetét (ezáltal a kívánt tulajdonságát is) egy technológiai eljárás paramétereinek beállításával (pl. lézeres felületkezelésnél) meghatározni, anélkül hogy nagy volumenű és költséges kísérleteket végeznénk. Jelen kötet, amely a korszerű lézeres felületkezelési technológia elméleti és gyakorlati oldalát s ennek szimulációs technikáját, komplex matematikáját mutatja be, ehhez kíván hozzájárulni. hu_HU
dc.description.abstract Often the development of the structural materials and the connected technologies is based on empirical experiences more than theoretical considerations. In the near future it will be possible to specify the structure of the material with the technological parameters to reach the desired properties without expensive and tedious experiments. In the first part of this book the theoretical background of the (laser) surface treatment is introduced and the experimental results of the laser surface treatment are analysed from the physical metallurgy point of view; the modelling of the same laser treatment is carried out and the results are compared. The mathematical base of the laser surface treatment is also introduced. Finally, in the last chapter an example is shown to proof the advantage and efficiency of the modelling in all phase of the laser surface treatment technology to reduce the cost, improve the properties of the product and avoid the expensive and numerous experiments. en
dc.description.abstract Deseori, dezvoltarea materialelor structurale şi a tehnologiilor de obţinere a acestora se realizează în principal pe consideraţii teoretice verificate prin metode clasice experimentale. În viitorul apropiat va fi posibilă elaborarea metodelor şi tehnicilor de simulare prin care să se stabilească parametrii tehnologici care asigură o anumită structură şi proprietăţi bine definite, fără cheltuieli ridicate sau experimente laborioase. În prima parte a acestei cărţi sunt prezentate bazele teoretice ale tratamentelor de suprafaţă cu laser. Urmează apoi o analiză din punct de vedere metalografic a rezultatelor. Experimentale, legate de calitatea suprafeţelor. Sunt prezentate, de asemenea, bazele matematice ale tratării cu laser a suprafeţelor. În continuare se trece la modelarea matematică a proceselor de topire şi se compară rezultatele experimentale cu cele simulate prin modelare. În ultimul capitol se realizează un studiu de caz, ce demonstrează că modelarea este avantajoasă în toate etapele unei tehnologii de tratare a suprafeţelor cu laser, atât din punctul de vedere al evitării experimentelor costisitoare, cât şi ca modalitate de îmbunătăţire a proprietăţilor materialelor. ro_RO
dc.description.tableofcontents Tartalom 1. Bevezető 09 1.1. Előzmények 09 1.2. Célkitűzések 10 1.3. A kutatás partnerei 10 2. Lézeres felülettechnológiák elméleti háttere 12 2.1. Bevezető 12 2.2. Lézertechnológiák az anyagmegmunkálásban 13 2.3. Felületmódosító technológiák szerepe 17 2.4. Célorientált felületmódosítás 19 2.5. Hagyományos felületkezelési eljárások 21 2.5.1. Felületi edzések 21 2.5.2. Termokémiai felületkezelések 21 2.6. Korszerű felületkezelési eljárások 22 2.6.1. Rétegleválasztás 22 2.6.1.1. Fizikai gőzfázisú leválasztás (PVD) 22 2.6.1.2. Kémiai gőzfázású leválasztás (CVD) 24 2.6.1.3. Felületszórás 24 2.6.2. Felületmódosítás 25 2.6.2.1. Ionsugaras módszerek 25 2.6.2.2. Plazmás felületmódosítás 25 2.6.2.3. Lézersugaras felületmódosítás 25 2.7. Nagy energiasűrűségű megmunkálások 26 2.7.1. Nagy energiasűrűségű felületkezelések hatása acélokra 26 2.7.2. Nagy energiasűrűségű technológiák paraméter-összefüggései 28 2.8. Lézeres felületkezelések 33 2.8.1. Lézeres felületkezelések általános jellemzői 33 2.8.2. A lézernyaláb jellemzése 33 2.8.3. A kezelendő felület jellemzése 37 2.8.4. A lézeres felületkezelések osztályozása 37 2.8.5. A lézeres felületkezelési eljárások paraméterei 42 2.8.6. A lézeres felületkezelési technológiák paramétertartományai 45 2.9. Lézeres felületedzés (laser hardening) 46 2.9.1. Az abszorpció szerepe lézeres felületedzés során 53 2.10. Lézeres felületátolvasztás (laser remelting) 55 2.10.1. Az átolvasztott réteg geometriája 55 2.10.2. A megolvadt zóna jellemzése 56 2.10.3. A kialakult réteggeometria szabályozása 57 2.10.4. A kialakult réteg szerkezete és tulajdonsága 58 2.11. Lézeres felületötvözés és bevonatolás 59 Tartalom 6 2.12. Összefoglalás 62 3. Betétedzésű acél lézeres felületkezelése 63 3.1. Bevezető 63 3.2. Átalakulások, hőmérsékletövezetek a lézeresen átolvasztott C15 minőségű acélban 63 3.2.1. Átalakulások hevítéskor 66 3.2.2. Átalakulások lehűléskor 68 3.2.2.1. Kristályosodás 68 3.2.2.2. Fázisátalakulások szilárd állapotban 71 3.3. A C15-ös acél lézeresen átolvasztott felületi rétege keresztmetszetének vizsgálata (egyedi sávok) 75 3.3.1. A lézeresen átolvasztott réteg geometriai paraméterei 75 3.3.2. A lézeresen átolvasztott réteg keménységének vizsgálata 80 3.4. Átlapolt sávok hőmérsékletövezetei 84 3.5. Összefoglalás, következtetések 87 4. Lézeres felületkezelés matematikai modellezésének megközelítései 88 4.1. Bevezetés 88 4.2. A véges differenciák módszerének alkalmazása lézeres hőkezelés esetén 88 4.3. A véges elemek módszerének alkalmazása lézeres felületátolvasztás esetén 91 4.3.1. Matematikai modellezés 93 4.3.2. Az olvadás matematikai modellezése 96 4.3.2.1. Stefan-probléma 96 4.3.2.2. Az entalpiaprobléma 98 4.3.3. Numerikus megoldás 100 4.3.3.1. A Stefan-probléma diszkretizálása 100 4.3.4. Alkalmas kezdeti feltétel keresése 106 4.3.5. Az entalpiaprobléma diszkretizálása 108 4.3.6. Kétdimenziós kiterjesztés 111 4.3.7. Eredmények és következtetések 113 4.4. Összefoglalás 115 5. A lézeres felületátolvasztás modellezése 116 5.1. Bevezető 116 5.2. Végeselem-analízis – VEA (FEA – Finit Element Analysis) 116 5.3. A SYSWELD+ programcsomag 119 5.3.1. A SYSWELD+ program megformázási módja 122 5.3.1.1. A fémek átalakulásának modellezése 122 5.3.1.2. Szemcseméret számítása 125 5.3.1.3. A hőmérséklet-eloszlás meghatározása 125 5.4. A modellezés szakaszai 127 5.4.1. A feladat meghatározása 127 5.4.2. A próbadarab geometriai modellezése 128 5.4.3. A hőátadás modellezése 128 5.4.4. A fémtani adatok modellezése 129 Tartalom 7 5.4.5. Számítási lépések 130 5.5. A lézeres felületolvasztás modellezésének eredményei 130 5.6. A lézeres felületolvasztás modellezésének következtetései 140 5.6.1. A kísérleti és a szimulációs adatok összehasonlítása 140 5.7. Mellékletek 142 6. Lézeresen kezelt felületi réteg vastagságának elemzése/modellezése 149 6.1. Bevezető 149 6.2. Kísérleti tapasztalatok, mérési eredmények, következtetések 149 6.2.1. Lézeres felületkezelés által létrejött felületi réteg vastagságának elemzése 149 6.2.2. A felületi réteg vastagságának mérési eredményei (C15-ös acél TaC-dal való lézeres felületötvözése esetén) 150 6.2.3. Az egyenlőtlen felületi réteg megelőzésének vizsgálata 152 6.3. Modellezés 153 6.4. Összegzés 155 Irodalom 156 Laser surface treatment and its modelling (Summary) 163 Contents 164 Laser-Oberflächenbehandlung und Modellieren (Zusammenfassung) 167 Inhalt 168 Tratamente de suprafaţă cu laser şi modelarea proceselor (Rezumat) 171 Cuprins 172 hu_HU
dc.description.tableofcontents 1. Introduction 09 1.1. Previous work 09 1.2. Objective 10 1.3. Partners of the research 10 2. Theoretical background of the laser surface treatment technologies 12 2.1. Introduction 12 2.2. Laser technologies in industrial field 13 2.3. Importance of the surface treatment techniques 17 2.4. Specific surface treatment 19 2.5. Traditional surface treatment techniques 21 2.5.1. Surface quenching 21 2.5.2. Thermochemical treatments 21 2.6. Modern surface treatment technologies 22 2.6.1. Layer disjunction 22 2.6.1.1. Physical Vapor Deposition (PVD) 22 2.6.1.2. Chemical Vapor Deposition (CVD) 24 2.6.1.3. Surface scattering 24 2.6.2. Surface treatments 25 2.6.2.1. Ion beam techniques 25 2.6.2.2. Plasma induced surface treatment 25 2.6.2.3. Laser induced surface treatment 25 2.7. High power laser treatments 26 2.7.1. Effects of the high power surface treatment on steels 26 2.7.2. Correlation between the parameters of the high power techniques 28 2.8. Laser surface treatments 33 2.8.1. General characteristics of laser surface treatments 33 2.8.2. Characterisation of the laser beam 33 2.8.3. Characterisation of the material to be treated 37 2.8.4. Classification of the laser surface treatment 37 2.8.5. Parameters of the laser surface treatment techniques 42 2.8.6. Range of parameters in the case of the laser surface treatment techniques 45 2.9. Laser hardening 46 2.9.1. The role of absorption during the laser hardening 53 2.10. Laser remelting 55 2.10.1. Geometry of the remelted layers 55 2.10.2. Characterisation of the melted zone 56 2.10.3. Control of the geometry of the layer 57 2.10.4. Structure and property of the remelted layer 58 2.11. Laser alloying and coating 59 2.12. Conclusion 62 3. Laser treatment of the low carbon steel 63 3.1. Introduction 63 3.2. Transformation and thermal zones of laser remelted C15 steel 63 3.2.1. Transformation during heating 66 3.2.2. Transformation during cooling 68 3.2.2.1. Crystallisation 68 3.2.2.2. Phase transformation in solid state 71 3.3. Analysis of the cross section of the laser remelted C15 steel samples (individual lines) 75 3.3.1. Geometrical parameters of the laser remelted layer 75 3.3.2. Hardness analysis of the laser remelted layer 80 3.4. Temperature zones of the overlapped lines 84 3.5. Summary and conclusions 87 4. Mathematical approaches and modelling of the laser surface treatment 88 4.1. Introduction 88 4.2. Application of the finite differential methods in laser heat treatment 88 4.3. Application of the finite element methods in laser heat treatment 91 4.3.1. Mathematical modelling 93 4.3.2. Mathematical modelling of melting 96 4.3.2.1. Stefan-problem 96 4.3.2.2. Enthalpy-problem 98 4.3.3. Numerical solution 100 4.3.3.1. Discretisation of the Stefan-problem 100 4.3.4. Boundary conditions 106 4.3.5. Discretisation of the enthalpy-problem 108 4.3.6. Expansion two dimensions 111 4.3.7. Results and conclusions 113 4.4. Summary 115 5. Modelling of the laser remelting 116 5.1. Introduction 116 5.2. Finite element analysis (FEA) 116 5.3. A SYSWELD+ software 119 5.3.1. A SYSWELD+ Formulation 122 5.3.1.1. Modelling of the phase transformation of the metals 122 5.3.1.2. Calculation of the particle size 125 5.3.1.3. Determination of the temperature distribution 125 5.4. Stages of the modelling 127 5.4.1. Problem setting 127 5.4.2. Modelling of the geometry 128 5.4.3. Modelling of the heat transfer 128 5.4.4. Modelling of the physical metallurgy data 129 5.4.5. Computation stages 130 5.5. Results of the modelling of the laser remelting 130 5.6. Conclusion of the modelling of the laser remelting 140 5.6.1. Comparisation of the simulated and the measured results 140 5.7. Appendix 142 6. Analysis and modelling of the thichness of the laser treated layer 149 6.1. Introduction 149 6.2. Experimental results and conclusions 149 6.2.1. Analysis of the thichness of the laser treated layer 149 6.2.2. Experimental data of the layer thichness in laser TaC alloyed low carbon steel 150 6.2.3. Analysis how to avoid unequal surface layer 152 6.3. Modelling 153 6.4. Summary and Conclusions 155 Bibliografy 156 Laser surface treatment and its modelling (Summary) 163 Contents 164 Laser-Oberflächenbehandlung und Modellieren (Zusammenfassung) 167 Inhalt 168 Tratamente de suprafaţă cu laser şi modelarea proceselor (Rezumat) 171 Cuprins 172 en
dc.description.tableofcontents 1. Introducere 09 1.1. Premizele cercetării 09 1.2. Obiective 10 1.3. Partenerii de cercetare 10 2. Fundamentarea teoretică a tehnologiilor de tratare a suprafeţelor cu laser 12 2.1. Introducere 12 2.2. Tehnologii de prelucrare a materialelor cu laser 13 2.3. Importanţa tehnicilor de tratare a suprafeţelor cu laser 17 2.4. Tratamente specifice de suprafaţă 19 2.5. Tehnici tradiţionale de tratare a suprafeţelor 21 2.5.1. Călirea suprafeţelor 21 2.5.2. Tratamente termochimice 21 2.6. Tehnologii moderne de tratare a suprafeţelor 22 2.6.1. Separarea stratului 22 2.6.1.1. Metoda depunerii vaporilor metalici (PVD) 22 2.6.1.2. Metoda depunerii metalelor prin reacţie chimică (CVD) 24 2.6.1.3. Acoperirea suprafeţelor prin pulverizare 24 2.6.2. Tratamente de suprafaţă 25 2.6.2.1. Tehnici cu fascicul de ioni 25 2.6.2.2. Tratamente cu plasmă 25 2.6.2.3. Tratamente cu laser 25 2.7. Prelucrări folosind surse cu putere mare 26 2.7.1. Efectul tratamentelor cu putere mare la prelucrarea suprafeţelor oţelurilor 26 2.7.2. Relaţiile între parametrii tehnologiilor de prelucrare cu putere mare 28 2.8. Tratamente de suprafaţă cu laser 33 2.8.1. Caracteristicile generale ale tratamentelor cu laser 33 2.8.2. Caracterizarea fasciculului laser 33 2.8.3. Caracterizarea suprafeţei ce urmează a fi tratată 37 2.8.4. Clasificarea tratamentelor cu fascicul laser 37 2.8.5. Parametrii procedeului de tratament cu fascicul laser 42 2.8.6. Domeniul parametrilor tehnologici de tratare a suprafeţelor cu fascicul laser 45 2.9. Durificarea cu fascicul laser (laser hardening) 46 2.9.1. Rolul absorbţiei în timpul durificării cu fascicul laser 53 2.10. Retopirea cu fascicul laser (laser remelting) 55 2.10.1. Geometria straturilor retopite 55 2.10.2. Caracterizarea zonei topite 56 2.10.3. Controlul geometriei stratului 57 2.10.4. Structura şi proprietăţile stratului retopit 58 2.11. Alierea şi acoperirea suprafeţelor cu ajutorul fascicolului laser 59 2.12. Concluzii 62 3. Tratamentul cu laser al oţelului cu conţinut scăzut de carbon 63 3.1. Introducere 63 3.2. Transformarea şi zonele influenţate termic în oţelul C15 retopit cu laser 63 3.2.1. Transformarea în timpul încălzirii 66 3.2.2. Transformarea în timpul răcirii 68 3.2.2.1. Cristalizarea 68 3.2.2.2. Transformările de fază în stare solidă 71 3.3. Analiza secţiunii transversale a probelor din oţel C15 retopit cu fascicul laser (benzi singulare) 75 3.3.1. Parametrii geometrici ai stratului retopit 75 3.3.2. Analiza durităţii stratului retopit cu laser 80 3.4. Zonele de temperatură în liniile suprapuse 84 3.5. Rezumat şi concluzii 87 4. Consideraţii matematice ţi modelarea tratamentelor de suprafaţă cu laser 88 4.1. Introducere 88 4.2. Aplicarea metodei diferenţei finite la tratamentul termic cu laser 88 4.3. Aplicarea metodei elementului finit la tratamentul termic cu laser 91 4.3.1. Modelarea matematică 93 4.3.2. Modelarea matematică a topirii 96 4.3.2.1. Problema Stefan 96 4.3.2.2. Problema entalpiei 98 4.3.3. Soluţia numerică 100 4.3.3.1. Discretizarea problemei Stefan 100 4.3.4. Stabilirea condiţiilor limită 106 4.3.5. Discretizarea problemei de entalpie 108 4.3.6. Extinderea la condiţii bidimensionale 111 4.3.7. Rezultate şi concluzii 113 4.4. Rezumat 115 5. Modelarea retopirii cu laser a suprafeţei 116 5.1. Introducere 116 5.2. Analiza elementului finit (FEA) 116 5.3. Programul SYSWELD+ 119 5.3.1. Formarea programul SYSWELD+ 122 5.3.1.1. Modelarea transformării de fază la metale 122 5.3.1.2. Calculul dimensiunii grăuntelui 125 5.3.1.3. Determinarea distribuţiei temperaturii 125 5.4. Etapele modelării 127 5.4.1. Descrierea temei 127 5.4.2. Modelarea geometriei probei 128 5.4.3. Modelarea transferului de căldură 128 5.4.4. Modelarea datelor metalurgice 129 5.4.5. Etapele calculului 130 5.5. Rezultatele modelării la retopirea cu laser 130 5.6. Concluzii 140 5.6.1. Compararea rezultatelor experimentale cu cele simulate 140 5.7. Anexe 142 6. Analiza şi modelarea grosimii stratului tratat cu laser 149 6.1. Introducere 149 6.2. Rezultate experimentale şi concluzii 149 6.2.1. Analiza grosimii stratului tratat cu laser 149 6.2.2. Rezultate experimentale ale grosimii stratului aliat cu TaC în oţelul cu conţinut scăzut de carbon 150 6.2.3. Analiza modului de evitare a stratului cu grosime neuniformă 152 6.3. Modelare 153 6.4. Rezumat şi concluzii 155 Bibliografie 156 Laser surface treatment and its modelling (Summary) 163 Contents 164 Laser-Oberflächenbehandlung und Modellieren (Zusammenfassung) 167 Inhalt 168 Tratamente de suprafaţă cu laser şi modelarea proceselor (Rezumat) 171 Cuprins 172 ro_RO
dc.format PDF en_US
dc.language.iso hu en_US
dc.relation.ispartofseries Műszaki tudományos füzetek ; 4. sz.; 2007 hu_HU
dc.subject Fémmegmunkálás hu_HU
dc.subject Felületkezelés hu_HU
dc.subject Gépészeti anyagok hu_HU
dc.subject Szerszámgépek anyagtudomány hu_HU
dc.subject Szerkezeti anyag en_US
dc.subject Lézer en_US
dc.subject Lézeres felületkezelés és modellezés hu_HU
dc.title Lézeres felületkezelés és modellezés hu_HU
dc.type Book en_US


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace


Browse

My Account