Один из методов поверхностной обработки материалов — лазерная термическая обработка (закалка, отжиг).
Лазерная закалка основана на быстром нагреве зоны обработки выше температуры фазового перехода и последующем охлаждением за счет теплоотвода во внутренние объемы материала. В результате в поверностном слое образуется специфическая высоко-дисперсная структура, имеющая микротвердость в 2—4 раза превышающую твердость основы. Лазерная обработка локальна и позтому позволяет проводить закалку небольших участков детали, испытывающих наибольшие нагрузки.
Обычно твердость после лазерной закалки на насколько единиц HRC выше, чем твердость после традиционных методов упрочнения.
Лазерная закалка конусной резьбы
Основная цель лазерной закалки — повышение износостойкости деталей, работающих в условиях трения. Закалка осуществляется как в твердом состоянии, так и с оплавлением поверхности.
Повышение эффективности упрочнения может быть достигнуто увеличением поглощательной способности материала. Для этого используются различные покрытия.
Лазерный отжиг преследует цель получения более равновесной структуры по сравнению с исходным состоянием, обладающей большей пластичностью и меньшей твердостью.
Режим отжига может быть реализован при малых плотностях мощности, скоростях нагрева и охлаждения, не превышающих критических значений.
Термообработка труб проводилась комплексами на базе волоконных лазеров (производство ИРЭ — ПОЛЮС) мощностью 2 и 5 кВт.
Буровая труба.
Сталь — 30ХМ; HRC основы — 26…28; HRC закаленного слоя — 52…54; глубина слоя — 0,5 мм; ширина дорожки — 2 мм.
Изменяя параметры лазерной обработки можно легко регулировать структуру поверхностного слоя и его свойства.
Для обработки металлических поверхностей, как правило, используют газовые и твердотельные лазеры. По ряду экономических и технологических причин лазерная термообработка пока не имеет массового применения. Однако появление новых лазерных источников — волоконных может исправить положение (большой коэффициент поглощения излучения и исключение операции чернения, удобная доставка излучения по волокну, высокий КПД, стабильность параметров излучения).
ПРЕИМУЩЕСТВА ЛАЗЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ:
— возможность обработки в труднодоступных местах;
— минимальный нагрев детали;
— отсутствие коробления;
— осуществление процесса без подогрева детали;
— обработку отдельных участков можно проводить и после сборки конструкции или узла.
