Розглянуто можливості використання лазерного обладнання для зміцнення поверхонь деталей. Визначено параметри лазерного термозміцнення деталей з різних матеріалів. Зроблено висновки про можливість і необхідність використання даного методу в ремонтному виробництві.

Розглянуто спосіб одержання зміцненого шару завтовшки більше 1 мм на робочих поверхнях деталей з використанням явища прискореного масопереносу легуючих елементів углиб матриці під впливом лазерного випробування. На прикладі лазерного борування встановлено, що глибина проникнення бору залежить від способу попереднього легування, природи матеріалу та режимів лазерної обробки. Найбільший ефект отримано внаслідок лазерного опромінювання робочих поверхонь, які попередньо пройшли хіміко-термічну обробку.

Досліджено структуру, фазовий склад, міцнісні властивості та характер розподілу насичувального елемента в зоні лазерного борування сталей. Установлено, що хімічний склад, ступінь структурної однорідності та рівень зміцнення лазерно-борованої поверхні, окрім технологічних факторів, залежить від вихідного структурного стану сталі, що обробляється, а також особливостей процесів масопереносу та кристалізації, які розвиваються в лазерній мікрованні. Визначено умови обробки, що забезпечують досягнення в досліджених сталях заданих глибини та твердості борованого шару.

Рассмотрены вопросы повышения износостойкости поверхностей трения с использованием лазерного легирования. Показано влияние химического состава, толщины подложки и скорости сканирования лазерного луча на физико-механические и эксплуатационные характеристики поверхностного слоя.

Представлены результаты поверхностного упрочнения алюминиевых сплавов методом лазерной обработки.

Исследован процесс лазерного упрочнения с оплавлением поверхностных слоев конструкционной стали 38ХН3МФА. Определено влияние основных параметров процесса на глубину зоны лазерного воздействия и их связь с получаемыми структурой и твердостью.

Проанализировано влияние плотности энергии лазерного излучения, среды облучения, шероховатости поверхности и предварительной термической обработки на структуру и свойства изделий из среднеуглеродистой стали после лазерной закалки. Рекомендованы оптимальные параметры лазерной обработки, обеспечивающие максимальную твердость и повышение износостойкости рабочей поверхности в 2 раза.

Предложен способ лазерного термодеформационного упрочнения материалов, обеспечивающий стабильное повышение износостойкости и усталостной прочности деталей, работающих при циклических знакопеременных нагрузках. Приведены результаты математического моделирования тепловых процессов, данные экспериментального изучения свойств упрочненных слоев.

Проанализировано влияние плотности энергии лазерного облучения, среды облучения, шероховатости поверхности и предварительной термической обработки на структуру и свойства изделий из среднеуглеродистой стали после лазерной закалки. Рекомендованы оптимальные параметры лазерной обработки, обеспечивающие максимальную твердость и повышение износостойкости рабочей поверхности.

Розглянуто особливості впливу попередньої лазерної обробки на фазовий склад, будову і властивості азотованих шарів на сталях. Показано, що якісний та кількісний характер змін в азотованому шарі визначається заздалегідь сформованим структурно-фазовим станом. Встановлено основні закономірності впливу контурно-променевої схеми лазерного зміцнення на трибологічні характеристики покриттів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Представлены результаты исследований по оптимизации режимов поверхностного упрочнения деталей и инструментов YAG-лазерами малой мощности. Упрочнение инструментальных сталей проведено импульсным лазером мощностью 5 Вт. Основным варьируемым параметром была длительность импульса. Исследованы два режима: обработка одиночными импульсами длительностью 0,1 - 0,4 мс и многоимпульсная обработка короткими (30 - 70 мкс) импульсами. В качестве параметра контроля свойств поверхностного слоя была выбрана микротвердость. Показано, что для каждой стали существует оптимальное значение длительности импульса, обеспечивающее максимальную твердость.

Предложена комбинированная технология поверхностного упрочнения высокоуглеродистых сталей, заключающаяся в лазерном легировании с последующим азотированием и которая позволяет получать упрочненные слои толщиной до 700 мкм с микротвердостью до 12000 МПа. Установлены технологические параметры лазерной обработки, позволяющие формировать на поверхности углеродистой стали легированные слои с мелкозернистой структурой и дисперсными карбидами.

Применение лазеров малой мощности в импульсном режиме для поверхностной закалки стали является перспективным. Определены влияния длительности импульса на свойства упрочнённого слоя для сталей различных марок.

Проведены математическое моделирование и численное решение в сопряженной постановке задачи тепловой капиллярной микроконвекции, которая возникает в расплаве металла под действием лазерного излучения. Внимание уделено численному исследованию процессов тепло- и массопереноса в лазерной ванне расплава с дисперсной примесью, обычно добавляемой для модифицирования и упрочнения обрабатываемой поверхности. Лазерное упрочнение позволяет улучшить свойства поверхности без изменения свойств основного изделия и применяется для достижения высокого сопротивления износу и коррозионной устойчивости изделий. Представлены распределения температуры, скорости и линий тока в пространстве жидкого металла, которые демонстрируют особенности существования трехмерных многовихревых течений, ответственных за формирование рельефа дна ванны расплава. Предложена физико-математическая модель и проведены расчеты конвекции тугоплавких частиц вольфрама в лазерной ванне расплава стальной подложки. Ввод частиц порошка осуществлялся через коаксиальное сопло. Показано, что термокапиллярная микроконвекция жидкого металла оказывает существенное влияние на распределение дисперсной примеси в поверхностном слое металлической подложки после остывания.

На основании литературных данных рассмотрено развитие промышленных технологий лазерного упрочнения и нанесения покрытий с начала 1980-х гг. до настоящего времени. Проанализирована ситуация в этой области в странах СНГ и Украине. Показаны перспективные направления ведения дальнейших исследований в этой области.

Викладено питання підвищення механічних та експлуатаційних властивостей вторинних доевтектичних силумінів за рахунок застосування рафінувально-модифікувальної, термічної та лазерної обробок. Визначено оптимальний режим імпульсної лазерної обробки для вторинних алюмінієвих сплавів, встановлено закономірності зміни структури у разі комплексної обробки силуміну АК8М3 в залежності від вмісту заліза в сплаві. Зазначено, що використання лазерного випромінювання дозволяє одержати метастабільну високодисперсну структуру в оплавленому шарі, підвищити мікротвердість, границю міцності, втомну міцність, зносостійкість, кавітаційну та корозійну стійкість силумінів.

Запропоновано методику для проведення розрахунків температурно-часового режиму термодеформаційного циклу пластичного деформування ультразвуковим наконечником в сполученні з високошвидкісним охолодженням після нагрівання лазерним променем за використання комбінованої лазерно-ультразвукової оздоблювально-зміцнювальної обробки. Наведено залежності для визначення поверхневої температури та необхідного часу дії енергій лазерного променя та ультразвукового наконечника за заданої глибини зміцнення для одержання оптимальних параметрів, які забезпечать підвищену твердість (міцність), мікрометричні та зносостійкі характеристики поверхневого шару для стальних виробів і тугоплавких металів та їх сплавів.

Рассмотрены известные способы упрочнения поверхностного слоя стальных деталей. Исследованы недостатки комбинированных способов технологии лазерной обработки и азотирования. Разработана технология наиболее рационального комбинированного способа упрочнения стальных деталей, обеспечивающая высокие эксплуатационные свойства поверхностного слоя стали 40Х.