Ооо - волгалазер - отримання поверхневих покриттів із застосуванням лазерного випромінювання

Одним з важливих напрямків у розвитку сучасного машинобудування є отримання високоякісних властивостей поверхонь деталей при їх виготовленні і відновленні після зносу. Поряд з традиційними методами, жоден з яких не здатний відповідати всім вимогам виробництва, в останні роки розвиваються такі напрямки як лазерна різка, зварювання, термоупрочнение, отримання поверхневих покриттів із застосуванням лазерного випромінювання. Поверхневі покриття, що володіють високими властивостями, створюють різними видами лазерної обробки: термічної, глазуруванням, аморфізацію, ударним зміцненням, легированием і наплавленням.

Лазерне легування. Найбільш часто легування здійснюється опалювальному за допомогою імпульсного або безперервного випромінювання компонентів, попередньо нанесених на поверхню. Більш продуктивний процес лазерного легування з подачею присадочного матеріалу, в основному порошку, в зону обробки. Цей процес ведуть, як і при лазерного різання, з використанням безперервного випромінювання, що забезпечує синхронізацію подачі присадки і впливу випромінювання.

В результаті лазерного легування в структурі зони обробки утворюються пересичені тверді розчини, а в деяких випадках і інтерметалліді. Якщо легування залізовуглецевих сплавів здійснюється тугоплавкими і карбидообразующих компонентами, то це призводить до підвищення мікротвердості.

Лазерне легування вуглецем, азотом, кремнієм і бором полягає в нанесенні на поверхню обмазок або паст і подальшому оплавленні поверхні імпульсним або безперервним лазерним випромінюванням. Рідше виробляють лазерне легування в газовій або рідкій фазі. Середня глибина утворюються легованих шарів становить 0,3-0,4 мм при імпульсної обробці і 0,3-1,0 мм при обробці безперервним випромінюванням.

Лазерне оплавлення шлікерного покриттів. При оплавленні шлікерного покриттів лазерним випромінюванням характерною особливістю є руйнування шликерного шару поблизу наплавленого валика, оголюються основний матеріал. Це пов'язано з тим, що під дією периферійних ділянок лазерного випромінювання, недостатнього для проплавления присадочного матеріалу, відбувається розкладання речовини, що пов'язує поруч з наплавленим валиком. Це призводить до втрати зчеплення між частинками порошку в даній зоні, змочування цих частинок розплавом і затягування їх у формований валик силами поверхневого натягу.

Зазначене явище руйнування шликерного покриття поруч із зоною оплавлення унеможливлює подальшу наплавку сусіднього валика, так як потрібне відновлення шликерного шару. Внаслідок цього ускладнюється отримання наплавлень на великій поверхні.

Застосування сканування променя дозволяє дещо збільшити ширину наплавляємого валика, але не виключає описаного вище процесу руйнування шликерного покриття поруч із зоною обробки.

Якість процесу лазерного оплавлення шлікерного покриттів багато в чому визначається типом і складом сполучного речовини.

Додавання до складу сполучного матеріалу активних флюсуючих речовин для підвищення жидкотекучести розплаву і зниження крайового кута змочування має сприяти зменшенню оголення шликерного шару поруч з валиком.

Лазерне оплавлення поверхневих покриттів, отриманих високотемпературним напиленням. Оплавлення поверхневих покриттів є одним із способів поліпшення властивостей напилених покриттів, пов'язаних зі збільшенням міцності зчеплення з основою і підвищенням щільності напиляного матеріалу. Причому перспективним видається оплавлення висококонцентрічнимі джерелами енергії.

Структура оплавлених лазером шарів характеризується надзвичайною дисперсностью, відсутністю окисних включень і пір. Оплавлена ​​зона відрізняється дещо меншими значеннями мікротвердості в порівнянні з плазмовим напиленням.

Характер розподілу легуючих елементів по глибині оплавленої зони, характеризується рівномірністю, за винятком кордону зони оплавлення. Це є особливістю лазерної обробки, що забезпечує короткочасне розплавлення напиляного шару і подальше охолодження з високими швидкостями. Це сприяє збереженню легуючих елементів, що містяться в попередньо нанесених напиленням покриттях, і їх рівномірному розподілу в обсязі наплавлення.

Для досягнення однакових властивостей поверхні лазерне оплавлення двох сусідніх зон слід здійснювати з їх перекриттям, що призводить до двократного переплавлению в зоні перекриття.

При лазерному оплавленні на оптимальному режимі поверхневих покриттів, отриманих високотемпературним напиленням, можна домогтися такого стану поверхні, що при подальшій механічній обробці можна відразу здійснювати фінішні операції, наприклад шліфування.

Таким чином, можна зробити висновок про високу якість поверхонь, одержуваних лазерним опалювальному покриттів, попередньо нанесених високотемпературним напиленням. Однак здійснення двухстадийной обробки поверхонь (напилення і подальше оплавлення) є трудомістким. Лазерне оплавлення може бути перспективним процесом для поліпшення властивостей напилених покриттів на локальних тяжелона-завантажених ділянках поверхні.

Газопорошкового лазерне наплавлення (ГПЛН). ГПЛН полягає в отриманні поверхневих покриттів примусовою подачею порошку газовим потоком безпосередньо в зону лазерного випромінювання. Частинки порошку починають нагріватися в зоні лазерного випромінювання аж до потрапляння на оброблювану поверхню.

ГПЛН визначається наступними параметрами: потужність лазерного випромінювання; швидкість переміщення зразка під випромінюванням, тобто швидкість наплавлення; діаметр плями нагріву лазерного випромінювання, який визначається умовою фокусування випромінювання; масова витрата подаваного в зону обробки порошку; відстань, з якого вводиться порошок; кут введення порошку.

Особливості структури лазерної наплавки, які полягають в подрібненні структури, розчиненні тендітних карбідних фаз і утворення пересичених твердих розчинів, забезпечують високі властивості поверхневих покриттів, в першу чергу зносостійкість.

Лазерна наплавлення характеризується високою міцністю зчеплення покриття з основою, рівною міцності одного з матеріалів - підкладки або наплавленого металу. Результати випробувань показують, що міцність зчеплення при лазерної наплавленні в 3? 5 разів перевищує міцність при напиленні покриттів.

Газопорошкового лазерне наплавлення завдяки високим властивостям покриттів представляє перспективу для підвищення стійкості найбільш важко навантажених локальних ділянок різних деталей, таких, як ущільнювальні фаски клапанів газорозподільного механізму двигунів внутрішнього згоряння, посадочні поверхні деталей газо- і водорозподільної арматури, металургійного обладнання та ін. Крім того, лазерне наплавлення може бути успішно використана при ремонтно-відновлювальних роботах локально зношених ділянок ЕТАЛ завдяки високим механічним властивостям покриттів і відсутності деформацій.

Кінцевий продукт, виконаний із застосуванням лазерних технологій (лазерна різка металу, зварювання, гарт, легування, наплавлення) має високі технічні характеристики.