Лазерный мир

Чернов Сергей Алексеевич, Куц Любовь Евгеньевна, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., г. Саратов, Россия
// В сборнике: Современные технологии, материалы и техника. Сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-технической конференции. В 2-х томах. Воронеж, 2025. С. 228-232.

В рамках данного исследования рассмотрена возможность формирования высокопрочного поверхностного слоя на образцах стали ШХ15 посредством импульсной лазерной закалки. Структурный анализ закаленных образцов, про-веденный с использованием оптической микроскопии, в сочетании с измере-ниями микротвердости поверхности, позволил определить рациональные тех-нологические режимы лазерной импульсной термообработки. Данные режимы обеспечивают достижение повышенной микротвердости поверхности (5.4-6.4 ГПа) при сохранении высокой геометрической точности обрабатываемых де-талей.

Среди подшипников качения шариковые подшипники занимают лидирую-щие позиции по распространенности. Основная функция шариковых подшип-ников – минимизация трения в подвижных механизмах. Обычный шариковый подшипник состоит нескольких частей: наружного и внутреннего колец, шари-ков, сепаратора и, иногда, защитных уплотнений. Такие подшипники ценятся за свою высокую производительность, тихую работу, низкий уровень вибраций. Однако применять их можно не везде. Если сравнивать с роликовыми подшип-никами, они уступают им износостойкости при больших нагрузках, чувствительны к ударным нагрузкам и нуждаются в своевременной качественной смаз-ке для продления срока эксплуатации.

В настоящее время активно исследуются и внедряются инновационные мето-ды лазерной обработки для повышения прочности внутренних поверхностей [1-8].
Опытные образцы из стали ШХ15 в эксперименте были подвергнуты лазер-ной закалке (рис. 1). Исследование было направлено на повышение эффектив-ности процесса импульсной лазерной закалки и анализ физико-механических свойств сформированного модифицированного слоя.
В процессе исследования было подготовлено несколько образцов из стали ШХ15 в форме дисков диаметром 25 мм, толщиной 2 мм. Для более глубокой и равномерной закалки поверхность образцов отшлифовали при помощи абра-зивной бумаги с разной зернистостью : Р40, Р80, Р120 и Р180.

Для обеспечения однородного поглощения лазерного излучения эксперимен-тальные образцы были подвергнуты обработке поверхности методом шлифова-ния, в результате чего была достигнута шероховатость менее 0,8 мкм. Дополни-тельно для удаления остаточных загрязнений, образцы проходили процесс ультразвуковой очистки.

С помощью автоматизированной установки ЛКС-1500 проводилась лазерная закалка

Данные исследования показали, что при лазерной закалке сталь ШХ15 стано-вится более износостойкой, повышается величина микротвердости поверхност-ного слоя, при этом сохраняется хорошая начальная геометрическую точность. Рациональные параметры процесса, обеспечивающие наилучшие результаты, включают мощность лазера 290 Вт, частоту следования импульсов 20 Гц, диа-метр лазерного пучка 0,6 мм и скорость сканирования 1.5 мм/с.