(43-5) 09 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Селективная модификация двухфазной стали DP 1000 лазерным воздействием с применением дифракционного оптического элемента

С.П. Мурзин1,2, М.В. Блохин1

1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,  
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34,
2 Венский технический университет, Институт технологии производства и фотонных технологий,  
1060, Австрия, г. Вена, Гетрайдемаркт, 9

 PDF, 2167 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-5-773-779

Страницы: 773-779.

Аннотация:
Выполнены экспериментальные исследования формирования пучка СО2-лазерного излучения отражающим дифракционным оптическим элементом. Для увеличения апертуры исходного пучка применялся коллиматор, содержащий систему двух плоско-выпуклых сферических линз из ZnSe. Для фокального отрезка, формируемого дифракционным оптическим элементом, при использовании коллиматора, кроме увеличения в 1,3 раза длины, имело место уменьшение максимальной плотности мощности излучения в световом пятне. Определена возможность формирования лазерным воздействием в двухфазной стали, наряду с исходной структурой, структур полной закалки, неполной закалки и отжига. Формирование таких структур обусловлено характером распределения температурных полей и различием в скорости охлаждения по объёму зоны термического влияния.

Ключевые слова:
лазерное воздействие, формирование лазерного пучка, дифракционный оптический элемент, коллиматор, сталь двухфазная, селективная модификация, структура.

Цитирование:
Мурзин, С.П. Селективная модификация двухфазной стали DP 1000 лазерным воздействием с применением дифракционного оптического элемента / С.П. Мурзин, М.В. Блохин // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 5. – С. 773-779. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-5-773-779.

Благодарности:
Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований, грант № 18-58-14001. Австрийский научный фонд (FWF): номер проекта I 3920.

Литература:
  1. Kannatey-Asibu, E. Jr. Principles of laser materials processing / E. Kannatey-Asibu Jr. – Hoboken, New Jersey, US: John Wiley & Sons, 2009. – 820 p.
  2. Ion, J.C. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application / J.C. Ion. – Amsterdam, Oxford: Elsevier/Butterworth-Heinemann, 2005. – 576 p.
  3. Schaaf, P. Laser processing of materials: fundamentals, applications and developments / P. Schaaf. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2010. – 231 p.
  4. Ready, J.F. LIA handbook of laser materials processing / J.F. Ready, D.F. Farson; ed. by J.F. Ready. – Orlando, US: Laser Institute of America, 2001. – 715 p.
  5. Dahotre, N.B. Laser fabrication and machining of materials / N.B. Dahotre, S.P. Harimkar. – New York, US: Springer Science + Business Media, 2008. – 558 p.
  6. Steen, W.M. Laser material processing / W.M. Steen, J. Mazumder. – 4th ed. – London, UK: Springer, 2010. – 558 p.
  7. Bergmann, H.W. Short term annealing by laser treatment / H.W. Bergmann // Proceedings of SPIE. – 1987. – Vol. 801. – P. 296-301. – DOI: 10.1117/12.941256.
  8. Minamida, K. Surface annealing of steel wires for automotive tires by CO2 laser with cone shaped focusing mirror / K. Minamida, M. Kido, A. Ishibashi, S. Mogami, S. Sasaki // International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics. – 1990. – Vol. 71. – P. 460-468. – DOI: 10.2351/1.5058389.
  9. U.S. Patent 7,063,755 C22F 1/04, 148/565. Method for laser annealing / S.R. Nolan, filed of August 20, 2003, published of June 20, 2006.
  10. Neugebauer, R. Local laser heat treatment of ultra high strength steels to improve formability / R. Neugebauer, S. Scheffler, R. Poprawe, A. Weisheit // Production Engineering. – 2009. – Vol. 3, Issues 4-5. – P. 347-351. – DOI: 10.1007/s11740-009-0186-9.
  11. Murzin, S.P. Local laser annealing for aluminium alloy parts / S.P. Murzin // Lasers in Engineering. – 2016. – Vol. 33, Issues 1-3. – P. 67-76.
  12. Zarini, S. Formability enhancement of Al 6060 sheets through fiber laser heat treatment / S. Zarini, E. Mostaed, M. Vedani, B. Previtali // International Journal of Material Forming. – 2017. – Vol. 10, Issue 5. – P. 741-751. – DOI: 10.1007/s12289-016-1316-5.
  13. Murzin, S.P. Softening of low-alloyed titanium billets with laser annealing / S.P. Murzin, N.L. Kazanskiy // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 302, Issue 1. – 012070. – DOI: 10.1088/1757-899X/302/1/012070.
  14. Niehuesbernd, J. Impact of the heating rate on the annealing behavior and resulting mechanical properties of UFG HSLA steel / J. Niehuesbernd, E. Bruder, C. Müller // Materials Science and Engineering A. – 2018. – Vol. 711. – P. 325-333. – DOI: 10.1016/j.msea.2017.11.018.
  15. Kazanskiy, N.L. Fabricating and testing diffractive optical elements focusing into a ring and into a twin-spot / N.L. Kazanskiy, G.V. Uspleniev, A.V. Volkov // Proceedings of SPIE. – 2001. – Vol. 4316. – P. 193-199. – DOI: 10.1117/12.407678.
  16. Kazanskiy, N.L. Diffraction investigation of geometric-optical focusators into segment / N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer // Optik. – 1994. – Vol. 96, Issue 4. – P. 158-162.
  17. Doskolovich, L.L. Diffractive optical elements for laser processing / L.L. Doskolovich, M.A. Golub, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, G.V. Usplenjev // Proceedings of SPIE. – 1993. – Vol. 1983. – P. 647-648.
  18. Golub, M.A. Diffraction calculation for an optical element which focuses into a ring / M.A. Golub, N.L. Kazanskii, N.I. Sisakyan, V.A. Soifer, S.I. Kharitonov // Optoelectronics, Instrumentation, and Data Processing. – 1987. – Vol. 6. – P. 7-14.
  19. Казанский, Н.Л. Формирование требуемого энергетического воздействия при лазерной обработке материалов с применением фокусаторов излучения / Н.Л. Казанский, С.П. Мурзин, С.Ю. Клочков // Компьютерная оптика. – 2005. – № 28. – С. 89-93.
  20. Мурзин, С.П. Исследования температурных полей в конструкционной стали при воздействии лазерных потоков, сформированных фокусаторами излучения / С.П. Мурзин, Е.Л. Осетров // Компьютерная оптика. – 2007. – Т. 31, № 3. – С. 59-62.
  21. Murzin, S.P. Determination the allowable error to adjustment of a diffractive optical element and the accuracy demanded to set the parameters of the focused beam / S.P. Murzin, N.L. Kazanskiy // Proceedings of SPIE. – 2017. – Vol. 10342. – 103420S. – DOI: 10.1117/12.2270705.
  22. Murzin, S.P. Laser beam shaping with purposefully changing of spatial power distribution / S.P. Murzin, N.L. Kazanskiy // Proceedings of SPIE. – 2018. – Vol. 10774. – 107740Q. – DOI: 10.1117/12.2317480.
  23. Murzin, S.P. Formation of structures in materials by laser treatment to enhance the performance characteristics of aircraft engine parts / S.P. Murzin // Computer Optics. – 2016. – Vol. 40(3). – P. 353-359. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-3-353-359.
  24. Murzin, S.P. Laser beam shaping for modification of materials with ferritic-martensitic structure / S.P. Murzin, N.L. Kazanskiy, G. Liedl, A. Otto, R. Bielak // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 201. – P. 164-168. – DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.592.
  25. Murzin, S.P. Algorithm for calculation of the power density distribution of the laser beam to create a desired thermal effect on technological objects / S.P. Murzin, R. Bielak, G. Liedl // Computer Optics. – 2016. – Vol. 40(5). – P. 679-684. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-5-679-684.

 

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20