Μελέτη υποβάθμισης υλικού κατά την μορφοποίηση χαλύβδινων ελασμάτων με δέσμη Laser CO2

Abstract

Το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας και πιο συγκεκριμένα το Εργαστήριο Υλικών, συμμετέχει στο πρόγραμμα Lasermat που μελετάει την εφαρμογή της δέσμης laser στις κατεργασίες. Μία από τις κατεργασίες αυτές είναι και η μορφοποίηση με laser C02. Επιγραμματικά, ένα χαλύβδινο έλασμα θερμαίνεται γραμμικά από μια δέσμη, με τελικό αποτέλεσμα την δημιουργία μίας γωνίας κάμψης σε αυτό. Η δημιουργία της γωνίας δεν είναι όμως η μοναδική μεταβολή που υπέστη το έλασμα. Κατά την διάρκεια της κατεργασίας, αποδίδεται στο υλικό και ένα ποσό θερμότητας, αφού η δέσμη έχει θερμικά αποτελέσματα πάνω στο υλικό, το οποίο προκαλεί την διάχυση των κραματικών στοιχείων του σιδήρου, με άμεση συνέπεια κάποιες μεταβολές στην δομή του χάλυβα. Η εργασία αυτή μελετάει το μέγεθος των μεταβολών αυτών, μέσω της μεταλλογραφίας και της μικροσκληρομέτρησης και τους παράγοντες που τις μειώνουν ή τις αυξάνουν κατά την διάρκεια της κατεργασίας. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την μεταλλογραφία και την μικροσκληρομέτρηση είναι περίπου αναμενόμενα. Συγκεκριμένα, παρουσιάστηκαν σοβαρές μεταβολές της δομής που όμως είναι αντιστρέψιμες και ευτυχώς παρουσιάζονται σε πολύ μικρή έκταση της συνολικής μάζας των ελασμάτων. Το μέγιστο βάθος επηρεασμένης ζώνης που παρουσιάστηκε δεν ξεπερνάει τα 0.7mm, ενώ το πλάτος του στην επιφάνεια εξαρτάται από την διάμετρο της δέσμης. Η πιο σοβαρή μεταβολή στην δομή, είναι ο μετασχηματισμός της επιφάνειας του ελάσματος που ακτινοβολήθηκε σε μαρτενσίτη. Ο μαρτενσίτης είναι μια πολύ σκληρή φάση άρα και ψαθυρή και δημιουργεί προϋποθέσεις για την εμφάνιση επικίνδυνων μικρορωγμών στην περιοχή, που μπορούν να οδηγήσουν σε αστοχία του υλικού. Μια γενική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι δεν είναι τόσο σοβαρή η υποβάθμιση του υλικού και σε καμία περίπτωση δεν αποτελεί τροχοπέδη για την περαιτέρω μελέτη της κατεργασίας. Προσοχή χρειάζεται μόνο στην αντιμετώπιση του μαρτενσίτη, η οποία μπορεί να αντιμετωπισθεί με την μερική ανακρυστάλλωση του υλικού.