Лазерне поверхневе зміцнення прецизійних деталей

Abstract

Вирішальний вплив на роботу дизелів має стан паливної апаратури і особливо її прецизійних деталей, від стану поверхні яких залежить протікання процесів сумішоутворення і згоряння в циліндрах двигуна. Ресурс паливної апаратури обмежується в значній мірі зносостійкістю прецизійних пар, а саме деталей розпилювача, до складу якого входить голка. Деталі паливної апаратури працюють в умовах тертя і зносу, корозійного впливу палива. Абразивну дію мають продукти зносу деталей і продукти корозії. В роботі розглянуто підвищення зносостійкості і забезпечення необхідного ресурсу при одночасному зниженні витрат на виготовлення голки розпилювача паливної апаратури шляхом вибору оптимальної технології обємної термічної обробки і поверхневого зміцнення. Для поверхневого зміцнення використовували твердотільний YAG-лазер потужністю 5 Вт. Під час експлуатації ведучим видом зносу у голки є абразивний з наступним переходом у мікросхоплювання. Рекомендовано піддавати голку розпилювача із сталі Р9 гартуванню, обробці холодом і одному відпуску, що дозволяє зменшити тривалість термічної обробки, зменшити кількість залишкового аустеніту і отримати твердість 6364 HRC. Структура сталі після термічної обробки  високолегований мартенсит, дисперсні карбіди і залишковий аустеніт. Для поверхневого зміцнення окремих ділянок голки, які піддаються інтенсивному зносу, використовували лазерне поверхневе гартування лазером малої потужності. Показано, що для поверхневого зміцнення можливе використання лазерів малої потужності в імпульсному режимі. Встановлено, що мікротвердість сталі Р9, яку піддавали поверхневому лазерному гартуванню від температур близьких до температури солідуса, залежить від тривалості імпульсу. Між залежностями мікротвердості, кількістю залишкового аустеніту і числом вторинних карбідів від довжини імпульсу спостерігається хороша кореляція. Визначена оптимальна тривалість імпульсу лазерного випромінювання (3 мс) для отримання максимальної твердості 12800 МПа і товщини зміцненого шару 0,15-0,2 мм.