CC BY
13ЛАЗЕРНАЯ НАПЛАВКА, КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МЕТОД УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СОВРЕМЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ Букаева А.З.
Букаева Амина Захаровна - ассистент профессора, кафедра «Машиностроение», Каспийский Государственный Университет технологий и инжиниринга
им. Ш. Есенова, г. Актау, Республика Казахстан
Аннотация: в статье выполнена оценка эффективности технологии лазерной наплавки, позволяющей восстанавливать детали из металла, которые при эксплуатации подвергаются повышенному износу, динамическим нагрузкам и механическим воздействиям. Ключевые слова: прочностные характеристики деталей, лазерная наплавка, термическое воздействие, лазерные установки, лазеры, наноматериалы, ресурс деталей.
УДК 621.9.044
В современном машиностроительном производстве лазерная наплавка поверхности металла с использованием высококонцентрированных источников энергии - уникальный и наиболее эффективный метод наплавления износостойких покрытий деталей, позволяющий при изготовлении деталей улучшение прочностных характеристик, увеличения ресурса новых деталей механизмов и машин. Скоротечность процессов в зоне воздействия, способствующая формированию покрытий с высокими физико-механическими характеристиками, возможность локальной обработки и другие параметры, характеризующие методы лазерной наплавки деталей, также делают возможным их применения при восстановлении ответственных высоконагруженных деталей Технология лазерной наплавки - это новая технология, в которой используются лазеры и наноматериалы для упрочнения сплавов в различных деталях. В процессе участвуют лазерные системы современного типа, оснащенные мощными диодами и специализированными соплами. Обработка может значительно повысить твердость и износостойкость поверхности и продлить срок службы деталей [1].
При традиционных способах наплавки основной металл подвергается значительному подплавлению и термическому воздействию, что является весомым недостатком, потому что технология должна обеспечивать минимальное тепловое влияние на деталь и перемешивание присадочного
материала со сплавом изделия. Эти изъяны практически полностью отсутствуют у обработки лазером - нагрев локализован и соответствует форме, размеру подаваемого излучения, а глубина термического воздействия ограничена незначительным приповерхностным слоем, благодаря чему вероятность коробления (искажения формы) детали минимизирована.
Лазерная наплавка обладает рядом преимуществ. Высокая концентрация энергии в пятне нагрева создает возможность проведения процесса при повышенных скоростях обработки (рисунок 1).
Это, в свою очередь, обуславливает:
- формирование наплавленного слоя с малым коэффициентом перемешивания (0,05 ... 0, 15 ) в результате незначительного подплавления основы;
- минимальное термическое воздействие на основной металл, что особенно важно для материалов, претерпевающих структурные и фазовые превращения;
- малые остаточные деформации наплавленных деталей.
Малые деформации, с одной стороны, и высокие эксплуатационные свойства - с другой, создают предпосылки для применения этого способа не только для получения специальных свойств поверхности изделий, но и при изготовлении деталей машин. Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:
- лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10-5 рад);
- свет лазера обладает исключительной монохроматичностью, в отличие от обычных источников света, атомы которых излучают свет независимо друг от друга, в лазерах атомы излучают свет согласованно и фаза волны не испытывает нерегулярных изменений.
Лазерный луч
Поток порошка
Зона наплавки
Наплавляемая деталь
Рис. 1. Технология лазерной наплавки детали.
В узком интервале спектра кратковременно (в течение промежутка времени продолжительностью порядка 10-13 с) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 1017 Вт/см2.
Список литературы
1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М.:МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 г. - 664 с.
2. Рудаков, В.И. Плазменные и лазерные методы обработки материалов. Оренбург: ОГУ, 2012г. - 545 с.
