Analytical models for the prediction of the size of hardened zone in laser surface hardening are presented. The models are based on the solutions to the problem of three-dimensional heat flow in plates with infinite thickness. The validity of the model was tested on medium carbon steel for Gaussian mode of beam. Then the model for rectagular beam was used for the predicition of the size of hardened zone on various hardening process parameters. From the calculation results it appeared that the size and shape of the hardened zone are strongly dependent on process parameters such as beam mode, beam size, and traverse speed.
Partial-hardened hot stamping has been well known to be very effective to absorb more energy in automotive lateral crash. Hardness distribution and dimensional change after partial-hardened hot stamping have been studied to find out effect of thermal deformation of the heated hot stamping die on dimensional accuracy of automotive center pillar. Soft zone of commercial center pillar showed 275~345 in Vickers hardness, indicating bigger non-uniformity which resulted from thermal deformation of heated die. Dimensional changes in soft zone of the commercial center pillar measured by three dimensional scanner were much bigger than that in hard zone. It has been found that hot stamping die compensation considering thermal deformation in soft zone causes a significant decrease in hardness deviation in the soft zone, corresponding to 20 percent of commercial center pillar and subsequently leads to much higher dimensional accuracy.
An experimental investigation with diode laser system was carried out to study the effect of surface heat treatment on the die materials(SM45C, SKD11, SK3). The surface heat treatment characteristics of the laser beam are evaluated using hardness tests, optical microscopy, X-ray diffraction and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS). Results indicated that the beam size, focal length, feed rates are changed surface hardened characteristics. SM45C is higher hardness than other materials and composed to martensite grain at hardened zone, whereas other materials(SKD11, SK3)are low hardness than expected and composed to austenite and allayed martensite at hardened zone. The intensive X-ray diffraction patterns of (110)-(200)-(211) is detected hardened surface and the hardened surface distributed plenty of carbon density than metal zone.
This study is related to the surface hardening treatment to spheroidal graphite cast iron for die by using high power diode laser. Laser device used in this experiment is capable of real-time laser power control. This is because the infrared temperature sensor (two color pyrometer) attached to the optical system measures the surface temperature of specimen and adjusts the laser power in real time. The surface treatment was carried out with the change of heat treatment temperature at the beam travel speed 3 mm/sec. Hardened width and depth was measured and hardened zone was analyzed by micro vickers hardness test in order to research the optimum condition of heat treatment. The changes in microstructure of the hardened zone also was examined. As a result of hardness measurement and observations on microstructure of hardened zone, hardness increased over three times as compared with base metal because the martensite was formed on the matrix structure.
Analytical models for the prediction of the size of hardened zone in laser surface hardening are presented. The models are based on the solutions to the problem of three-dimensional heat flow in plates with infinite thickness. The validity of the model was tested on medium carbon steel for Gaaussian mode of beam. Then the model for rectangular beam was used for the prediction of the size of harened zone on various hardening process parameters. From the calculation results it appeared that the size and shape of the hardened zone are strongly dependent on process parameters suchas beam mode, beam size, and traverse speed.
In this paper, the hardness and wear characteristics of the head hardened rail, which is made by thermite and gas pressure weldings have been presented. In general, the wear rate of the gas pressure welded rail is high and uniform compared with that of thermite welded rail. The results indicate that HH 370 welded rail shows stable in hardness and low wear rate compared with other two welded rails. The hardness of head hardened rails shows uniformly distributed along the welded zone, thermally affected zone and a base matrix.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권1호
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pp.78-84
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2012
금형의 공정 과정에서 금형과 성형품 사이에서 발생하는 마찰로 인해 발생하는 금형의 마모가공차로 작용하여 성형 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서 금형의 내마모성을 향상시키기 위해 질화나 침탄처리, 화염 및 고주파 표면처리 등의 방법들이 적용되어 왔다. 하지만 형상의 제한이나 제품의 변형 등과 같은 문제점을 수반하고 있기 때문에, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 표면처리 방법으로써 레이저 표면처리 기술이 검토되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고출력 다이오드 레이저를 이용, 금형재료용 주철의 표면처리를 시도하였다. 앞서 제1보와 제2보의 논문에서는 금형의 재료 및 형상의 차이에 따른 열처리 특성을 비교하였다면, 본 논문에서는 열처리 후 생성되는 경화부, 경계부위 및 모재의 조직적 차이를 분석하기 위해 광학 현미경 및 전자 현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하고, EDS를 통해 조직의 상태를 파악하였다. 미세조직 관찰 결과, 경화부는 침상의 마르텐사이트 조직이 형성되어 있었다.
Recently, the technology of surface treatment is being more important which affects the material cost reduction and substitution to the expensive material. The material used for the mechanical processing should have not only high intensity, but also strength toughness, wear resistance and corrosion resistance. In order to increase the durability and have better quality of the parts using such kind of tooling material, various kinds of research of the surface hardening through many kinds of heat resources is being done and practically applied. In this study, the characteristics of hardening surface zone for high strength of the press die material through laser beam irradiation are researched. In this study, it is experimentally observed by the status of the surface morphology, tensile strength, the hardness distribution of the base metal and wear condition by the surface hardness pattern by the laser beam based on the process parameters of $CO_2$ laser by using SM45C and STD11 used for press tool. Through this research, the characteristics of surface hardened zone for high strength of the thin metal by laser beam irradiation is done.
This study has been performed to investigate into some effects of power density and traverse speed of laser beam on optical microstructure, hardness and wear characteristics of gray cast iron treated by laser surface hardening technique. Optical micrograph has shown that large martensite and a small amount of retained austenite appear in outermost surface layer with fine martensite in inside hardened zone. Hardness measurements have revealed that the range of maximun hardness value is $Hv=650{\pm}15$ and as the power density increases and the traverse speed decreses, the depth of hardened zone increases due to as increase in input power density. Wear test has exhibited that wear rasistance of laser surface hardened specimen is superier compared to that of untreated specimen under the condition of same load at a given sliding distance, showing that absorption results of an wxidized substance due to a heavy abrasion appear in untreated specimen. The amount of weight loss of laser surface hardened specimen with respect to sliding distance at a given load decreses with increasing traverse speed at a given power density and with increasing power density at a given traverse speed.
Case hardening behavior of carbon tool steel(SK5) was investigated after pulsed YAG laser irradiation. In the case od beam passes,martensite formed in the melt zone and in former pearlite regions of the austenitization zone exhibits vary high Vickers hardness values. The molten depth and width decrease as the beam power density increase. The influence of depth and width of color painted specimen was also investigated. The molten zone of the black painted specimen was the largest. The were loss of the black painted specimen was smaller than any other painted or raw material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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