Нові технології лазерної поверхневої обробки - Афанасьєва, О. В.; Лалазарова, Н. О.; Попова, О. Г. (Национальн. Аэрокосмич. ун-т им. Н.Е.Жуковского «ХАИ», 2021)
Предмет і мета роботи. В даний час для обробки матеріалів в авіаційній промисловості застосовуються газові, твердотільні та волоконні лазери. Для термічної обробки сталей використовують газові СО2-лазери потужністю понад 1 кВт, які надійні в експлуатації, але мають високу вартість і невисоку ефективність. Відсутні дані про використання волоконних малопотужних (до 20 Вт) лазерів, що працюють в імпульсному режимі, для поверхневого зміцнення сталевих виробів. Метою роботи є визначення режимів поверхневого зміцнення виробів з вуглецевих і легованих сталей за допомогою твердотільних імпульсних YAG-лазерів малої потужності. Методики. Для лазерного зміцнення використовували твердотільний YAG-лазер потужністю 5 Вт (діодне накачування, довжина хвилі випромінювання λ=1,064 мкм, імпульсний режим). Використання нелінійного кристала дозволило одержати УФ-випромінювання з λ = 0,355 мкм (третя гармоніка). Були досліджені такі режими: обробка за допомо-гою одиночних імпульсів (тривалість 0,1...0,4 мс) і багатоімпульсна обробка короткими (30...70 мкс) імпульсами. Швидкість сканування становила 8…2 мм/с. Енергія в імпульсі визначалася фотоелектрич-ним методом. Термічне зміцнення проводили на таких сталях У12, Р6М5. Здатність до гартування ультрафіолетовим випромінюванням оцінювали на сталях 20, 45, У12 та ШХ15. Результати. Визна-чені оптимальні величини тривалості імпульсів для одержання максимальної твердості при лазерному гартуванні досліджуваних сталей. При багатоімпульсній обробці сталей тривалість імпульсу менше, ніж при одноімпульсній, інтенсивність зміцнення вище, а якість обробленої поверхні краще. Одноімпульсна і багатоімпульсна обробка супроводжується частковим оплавленням поверхні сталевих виробів, що не дозволяє використовувати її у випадках, коли потрібна висока якість поверхні. Лазерне гартування сталей УФ-випромінюванням не супроводжується оплавленням. Висновки. Для поверхневого зміцнення виробів, коли можливе часткове оплавлення поверхні, можуть використовуватися лазери малої потужності в імпульсному режимі. Лазерне гартування УФ-випромінюванням є перспективним напрямом термічного зміцнення сталей, що дозволяє зберегти вихідну якість поверхневого шару. Термічне зміцнення лазерами малої потужності може бути ефективним при невеликих розмірах оброблюваних ділянок елементів паливної апаратури двигунів, елементів тертя, і, особливо, інструменту.
Keywords: сталь; імпульсне лазерне випрмінювання; одноімпульсна і багатоімпульсна обробка; тривалість імпульсу