Лазерный мир

МОРОЗОВ В.В.1, БЕЛЯЕВ И.В.1, ДОВБЫШ Н.С.1, РАЗНОСЧИКОВ А.С.1, ЖДАНОВ А.В.1 // Научно-технический вестник Поволжья. 2022. № 10. С. 70-73.

В работе было исследовано влияние лазернои модификации поверхности на физико- механические и трибологические характеристики деталей арматуры из леz•ированнои стали 100CrMn6. Для проведения модификации использовался автоматизированныи лазерный комплекс российскоz•о производства. Модификация проводилась на различных режимах лазерной обработки по разработанным программам и траекториям. Варьировались мощность лазерного излучения, скорость перемещения лазерноz•о луча относительно обрабатываемои поверхности и фокусное расстояние. Было установлено, что показатели твёрдости и износостойкости поверхностных слоёв деталеи сильно зависят от режимов лазерной обработки. Зависимости эти носят экстремальный характер, имеют максимумы и минимумы.

Жесткие условия работы деталей арматуры предъявляют высокие требования к твёрдости и износостойкости контактирующих поверхностей, поэтому их изготовление из стали i 00СгМп6 необходимо и оправдано. Использование дополнительной лазерной термообработки (модификации) (ЛМ) позволяет значительно улучшить данные характеристики [1], что является актуальным для этих изделий
В настоящее время отсутствуют достоверные сведения о режимах ЛМ поверхности изделий из стали 100CrMn6, позволяющих регулировать показатели твёрдости и износостойкости с целвю получения их оптимальных соотношений при помощи отечествен- ного лазерного комплекса СВАРОГ- i-5ДР (рис. 1) на основе волоконного диодного лазера 5 кВт с длиной волны излучения 780… 830 им. Отсутствуют также сведения об изменениях в микроструктуре поверхностных слоёв деталей арматуры (рис.2), соответствующих макси- мальным значениям показателей

Поверхности деталей (рис. 2) подвергали ЛМ на воздухе при различных значениях мощности лазерного излучения (іГ), скорости перемещения лазерного луча (fd и фокусного расстояния F. Различали режимы ЛМ без оплавления поверхности (без ОП) и с оплавлением поверхности (с ОП). Измерения микротвёрдости проводили при помощи установки Micro Combi Tester (CSM Instruments ЅА,Швейцария) с использованием алмазного индентора в форме четырёхгранной пирамиды с углом 136° и радиусом при вершине 0,1 мм. Нагрузка при измерениях составляла 10 Н, время выдержки под нагрузкой 10 с. Измерения износостойкости проводили при помощи установки Tribometer TRB (CSM Instruments SA) в соответствие с ГОСТ 27640-88 и 11629-75. В качестве контртела использовали шарики диаметром 6 мм из стали ШХ i 5. Фазовый состав поверхностных слоёв материала до и после ЛМ определяли при помощи рентгеновского дифрактометра D8 Advance фирмы (Bruker AXS, Германия). Металлографические исследования проводили при помощи оптического микроскопа Raztec MRX9-D (Россия).

Результаты и обсуждения

Результаты измерения показателей твёрдости и износостойкости исследуемых образцов до и после ЛМ приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что исполвзуемые режимы ЛМ в одних случаях не сопровождались оплавлением обрабатываемой поверхности (образцы 3.2, 3.4, 3.5), а в других случаях вызывали оплавление обрабатываемой поверхности (образцы 3.1, 3.3, 3.6, 3.7, 3.8.). При ЛМ без оплавления поверхности максимальное значение твёрдости (HV l0=607 Н/мм2 и 55,9 HRC) было получено на образце 3.5 после обработки по режиму 5 (V= 5кВт, Г-25 мм/с, = 60 мм), минимальное (HV l0=281 Н/мм° и 38,5 HRC) — на образце 3.2, обработанном по режиму 2 (V=2кВт, t-10 мм/с, f=60 мм). Максимальное значение коэффициента трения (0,83) и износа (82 мкм) получено на образце 3.2, т.е. там, где твёрдость по HV 10 была минимальной. Наименьшие значения коэффициента трения (0,64) и износа (50 мкм) было получено на образце 3.4, обработанному по режиму 4 (V=2кВт, t-25 мм/с, F=60 мм). Значения модуля упругости всех измеренных образцов коррелируют со значениями твёрдости по Виккерсу.
После ЛМ с оплавлением поверхности максимальное значение твёрдости по Виккерсу (HV10 =777 Н/мм2) имел образец 3.8, обработанный по режиму 8 (W=5кВт, V=25 мм/с, F=85 мм), а минимальное (HVI0=441 Н/мм2) — образец 3.6, обработанный по режиму 6 (W=5кВт, V=10 мм/с, F=60 мм). Наименьшее значение коэффициента трения(0,14) и наименьший износ (10 мкм) имел образец 3.1., имеющий максимальную твёрдость по Роквеллу.

Полное содержание на https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=49822076