Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Publikācija: Materiāla virsmas atjaunošanas tehnoloģiju analīze un lāzeruzkausēšanas tehnoloģiju pētījumi

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Valsts budžeta finansējums izglītībai
Aizstāvēšana: 25.11.2020 13:00, Rīgas Tehniskās universitātes Mašīnzinību, transporta un aeronautikas fakultātē Rīgā, Ķīpsalas ielā 6B 417. auditorijā.
Publikācijas valoda Latviešu (lv)
Nosaukums oriģinālvalodā Materiāla virsmas atjaunošanas tehnoloģiju analīze un lāzeruzkausēšanas tehnoloģiju pētījumi
Nosaukums angļu valodā Analysis of Material Surface Renewal Technologies and Research of Laser Cladding Technology
Pētniecības nozare 2. Inženierzinātnes un tehnoloģijas
Pētniecības apakšnozare 2.3. Mašīnbūve un mehānika
Pētniecības platforma Materiāli, procesi un tehnoloģijas
Autori Andris Ratkus
Atslēgas vārdi Lāzeruzkausēšana, metāla virsmas atjaunošana
Anotācija Attīstoties metāla virskārtas uzlabošanas tehnoloģijām, tādām kā lāzeruzkausēšana, tām kļūstot pieejamākām un fleksiblākām, palielinās ražotāju interese. Minētais rada nepieciešamību pēc jauniem un specializētiem, tehnoloģiju attīstošiem pētījumiem, kas palielina tehnoloģiju iespējas materiālu virskārtas uzlabošanas un remonta virzienos un padara tehnoloģiju saistošu plašākai industrijas daļai. Vadoties no industrijas aktivitātēm un pieprasījuma metāla virskārtu modificēšanas jomā, izstrādāts promocijas darbs ar tēmu: “Materiāla virsmas atjaunošanas tehnoloģiju analīze un lāzeruzkausēšanas tehnoloģiju pētījumi”. Promocijas darba mērķis ir piemērotākajām materiāla slāņa uzkausēšanas tehnoloģijām noskaidrot tehnoloģisko parametru un apstākļu ietekmi uz iegūstamā uzkausējuma raksturlielumiem un izstrādāt matemātiskas izteiksmes raksturlielumu prognozei. Papildus minētajam darbam izvirzīti sekojoši uzdevumi: veikt uzkausēšanas eksperimentus un rezultātu analīzi, noskaidrojot lāzeruzkausēšanas raksturlielumu atkarību no uzkausēšanas pozīcijas un sprauslas leņķa; pārbaudīt uzkausējuma cietību un noskaidrot cietību ietekmējošos faktorus lāzeruzkausēšanā; sniegt rekomendācijas tehnoloģiju praktiskai pielietošanai gan ārējo, gan iekšējo materiāla virsmu atjaunošanā. Darbā veikta materiāla slāņa uzkausēšanas tehnoloģiju analīze, nozīmīgāko uzkausējuma raksturlielumu identificēšana, eksperimentu izstrāde un rezultātu analīze. Noskaidrots, ka lielākie tehnoloģiskie ieguvumi izstrādājuma kvalitātes un daudzpusības nodrošināšanai ir realizējami, lietojot lāzeruzkausēšanu, kas rada iespēju veidot mazus un lokālus uzkausējumus. Noskaidrots, ka uzkausējuma raksturlielumi galvenokārt ir atkarīgi no pievadītā materiāla daudzuma uzkausējuma zonā, ko savukārt ietekmē materiāla padeves un uzkausēšanas ātrums. Eksperimentāli apstiprināts, ka lāzeruzkausēšanas tehnoloģija ir realizējama visās uzkausēšanas pozīcijās, bet, mainot uzkausēšanas pozīciju, kā arī sprauslas leņķi, tiek ietekmēta uzkausējamā materiāla plūsma un jaudas intensitāte, kas rada uzkausējuma vannas apstākļu izmaiņu, ietekmējot uzkausējuma raksturlielumu vērtības, t.sk. mehāniskās īpašības. Noteiktas lāzeruzkausējumu cietību vērtības un secināts, ka bāzes materiāla temperatūra, sprauslas leņķis, sprauslas pozīcija, lāzera punkta forma, uzkausējuma samaisījuma pakāpe un uzkausēšanas vannas temperatūras ietekmē uzkausējuma cietības vērtības. Savukārt uzkausēšanas vannas temperatūras sadalījums apraksta uzkausējuma profila cietību vērtību raksturu. Darbā izstrādātas matemātiskās izteiksmes, kur lāzeruzkausēšanā raksturlielumi aprakstāmi ar ieviestu jaunu lāzeruzkausēšanas ietekmes parametru, kas ietver visus lietotos tehnoloģiskos parametrus. Izstrādātās matemātiskās izteiksmes būtiski uzlabo tehnoloģiju prognozējamību un tās pielietojamas ražošanā, lai samazinātu operācijas laiku un paaugstinātu izstrādājuma kvalitāti. Iegūtie rezultāti ir būtiski, jo turpmākiem pētījumiem un attīstības virzieniem ir nodrošināta plaša informācijas bāze. Darbā sniegtas praktiska rakstura rekomendācijas uzkausēšanas praktiskai realizēšanai. Promocijas darbs ir uzrakstīts latviešu valodā, satur ievadu, darba mērķus un uzdevumus, 7 nodaļas, secinājumus, literatūras sarakstu, 21 pielikumus, 64 attēlus, 27 tabulas, kopā 129 lapaspuses. Literatūras sarakstā ir 60 nosaukumi.
Anotācija angļu valodā With the development of metal coating renovation technologies, such as laser cladding, to make them more accessible and more flexible, the interest of manufacturers in these technologies is increasing. This has led to the need for new and specialized, technology-driven research which enhances the technology’s potential for renewal and repair of materials and has made the technology more mainstream across a wider swathe of industries. Based on these industrial activities and the need for modification of metal coatings, a doctoral thesis has been developed with the theme: “Analysis of Material Surface Renewal Technologies and Research of Laser Cladding Technology”. The aim of the thesis is to clarify the influence of technological parameters and conditions on the characteristics of the coating obtained and to develop the mathematical expression for predicting the characteristics of the technologies for creating a layer of material. In addition, the following tasks have been defined: to undertake cladding experiments and analysis of the results by determining the dependence of the laser cladding characteristics on the cladding position and nozzle angle; to test the hardness of the coating and to determine the factors affecting the hardness in laser cladding; to give recommendations on the practical application of the technology for the restoration of both external and internal surface materials. The analysis of the technology for applying layers of material, the identification of the most important characteristics of the cladding, the development of experiments and the analysis of the results were performed in this work. It has been determined that the main technological advantages of quality and universality of products are achieved by means of laser cladding, which makes it possible to create small, local cladding. It has been assumed that the characteristics of the coating largely depend on the amount of material conveyed to the coating area which, in turn, is affected by the material feed rate and the speed of cladding. It has been experimentally confirmed that laser cladding technology is possible for all cladding positions, but the change of the position of the cladding, along with the nozzle angle, affects the flow of the material and the power intensity, which causes changes in the geometry of melt pool and affects the values of the coating characteristics, including its mechanical qualities. The hardness values of the laser coated materials have been determined and it was concluded that the nozzle angle, nozzle position, the shape of the laser point, the degree of coalescence of the cladding and the melt pool temperature all influence the hardness values of the cladding. In turn, the distribution of the temperature of the melt pool describes the nature of the hardness values of the cladding profile. Mathematical expressions have been developed in this work, to describe the characteristics of the laser cladding, with the introduction of a new laser cladding impact parameter that includes all the technological parameters used. The developed mathematical expression significantly improves the predictability of the technology and its application in production, in order to shorten the time of operation and improve the quality of the product. The results obtained are important for more extensive research and development in the field. The work provides valid recommendations for the practical realization of cladding. The dissertation is written in Latvian, it contains an introduction, the goals and tasks of the work, 7 chapters, conclusions, a bibliography, 20 appendices, 68 figures, 27 tables and a total of 129 pages. The bibliography contains 60 titles.
Atsauce Ratkus, Andris. Materiāla virsmas atjaunošanas tehnoloģiju analīze un lāzeruzkausēšanas tehnoloģiju pētījumi. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2020. 129 lpp.
Pilnais teksts Pilnais teksts
Kopsavilkums Kopsavilkums
ID 31423