Применение лазерных методов для упрочнения и восстановления деталей машин и оборудования Девойно Олег Георгиевич, доктор технических наук, г. Минск БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Лазерная обработка L ihght A mplipfication BY S timulated E mission OF R adiation, БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ – лазер; 2 - луч лазера; 3 – поворотное зеркало; 4 – оптическая система; 5 – обрабатываемый материал; 6 – рабочий стол установки; 7 – насадка-сопло -

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ Возможность получения в зоне воздействия высоких плотностей мощности, недостижимых другими методами, что: - позволяет реализовывать термические процессы со сверхвысокими скоростями нагрева и охлаждения поверхностного слоя; - позволяет реализовывать термические процессы со сверхвысокими скоростями нагрева и охлаждения поверхностного слоя; - - -обеспечивает возможность локальной термообработки рабочих поверхностей деталей без их объемного разогрева. -обеспечивает возможность локальной термообработки рабочих поверхностей деталей без их объемного разогрева. - - Достаточно легкая управляемость лазерным лучом, что касается возможностей: - автоматизации процесса; - автоматизации процесса; транспортировки луча в зону обработки; - транспортировки луча в зону обработки; точного дозированного энергетического воздействия на заданную точку поверхностного слоя; - точного дозированного энергетического воздействия на заданную точку поверхностного слоя; варьирования в достаточно широких пределах режимов лазерной обработки. - варьирования в достаточно широких пределах режимов лазерной обработки Экологическая чистота лазерных методов обработки. -Экологическая чистота лазерных методов обработки. - - БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Виды лазерной поверхностной обработки БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДОСТИГАЕМАЯ ТВЕРДОСТЬ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКЕ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ Материал Достигаемая твердость, НV Стали Ст3 Ст3500…600 Сталь …800 У8800… Х1100… Х131000…1200 ШХ151100…1200 Х12М900…1050 Р18; А11Р3М3Ф2 1040…1070 Р6М51070 ЧугуныВЧ …1100 СЧ …1000 КЧ …800 БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДОСТИГАЕМАЯ ТВЕРДОСТЬ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКЕ ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ Титановые сплавы ОТ4800…1600 ВТ6770…1650 ВТ3-1530…1010 ВТ16640…890 Алюминиевые сплавы АЛ497…179 АЛ995…120 АЛ10В120…26 АЛ25235…265 АК5М7145…260 БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ Достоинства метода поверхностное упрочнение материалов, которые не могут быть упрочнены методами термообработки; поверхностное упрочнение материалов, которые не могут быть упрочнены методами термообработки; экономия дорогостоящих легирующих компонентов за счет возможности легирования только функционально нагруженных зон детали. экономия дорогостоящих легирующих компонентов за счет возможности легирования только функционально нагруженных зон детали. Схема лазерного легирования БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Микроструктуры никелевого сплава ПГ-СР3 после различных видов обработки ПГ-СР3 После оплавления газопламенной горелкой БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ без проплавления основы После оплавления лучом лазера с гарантированным проплавлением основы

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ СПЛАВОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ОБРАБОТКИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПРЕСС-ИСПЫТАНИЙ I, мк м Сталь 45 I, мк м Никелевый сплав ПГ-СР3 I, мк м Бронза БрА7Н6Ф 7Н6Ф 7Н6Ф I, мк м Алюминиевый сплав АКМ7 АКМ7 З – объемная закалка, ЛО – лазерная термообработка, ЛЛ- лазерное легирование, Н – газотермическое напыление, Исх – состояние поставки З – объемная закалка, ЛО – лазерная термообработка, ЛЛ- лазерное легирование, Н – газотермическое напыление, Исх – состояние поставки БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Вал насоса с восстановленными шейками под подшипник

Картер насоса с восстановленными посадочными местами под подшипники БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЛ с одномодовой накачкой Оптическое волокно M1M2 Линза Одномодовый лазерный диод Активированная световедущая жила Защитная оболочка БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Основные преимущества волоконных лазеров 1. Интегральная технология (не требуется юстировок, устойчивы к пыли, влаге и механическим воздействиям). 2. Малые габариты. 3. Высокий КПД. 4. Высокая надежность. 5. Простые требования к техническому обслуживанию. 6. Исходно решен вопрос доставки излучения по волоконному световоду. 7. Потенциально низкая стоимость. БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

История развития лазеров H.Schluter, Tumpf Inc. In Photonics Spectra, June 2003 БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Спасибо за внимание БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ