ЗАЩИТНЫЕ И УПРОЧНЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ

ЛАЗЕРНОЕ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТА

Все более очевидна перспективность использования лазерной термообработки рабочих поверхностей режущего инструмента для повышения его износостойкости. Лазерной обработке подвергались прошедшие стандартную объемную термообработку образцы и режущий инструмент из быстрорежущей стали Р9К5, а также образцы и режущий инструмент из твердого сплава ВК8. Обработку осуществляли на импульсной лазерной установке "Квант-15". Быстрорежущую сталь обрабатывали одиночными импульсами. Плотность энергии лазерного излучения составляла W=0,5-3,0 Дж/мм . Твердый сплав подвергали многоимпульсной обработке с плотностью энергии W=1,0 Дж/мм. Анализ структурно-фазовых изменений, протекающих в быстрорежущей стали Р9К5 и твердом сплаве ВК8 в зоне импульсного лазерного воздействия, в совокупности с результатами производственных испытаний режущего инструмента, обработанного на оптимальных режимах, свидетельствует о целесообразности реализации незначительного (~25-35 мкм) оплавления поверхности в случае быстрорежущей стали и многократного воздействия с одновременным подогревом поверхностного слоя посредством лазерного термоциклирования в случае твердого сплава. С технологической точки зрения перспективным является использование лазерных установок типа "Квант-15".

Применение лазера для поверхностного упрочнения быстрорежущих сталей связано с тем, что стандартная (объемная) термообработка зачастую не обеспечивает получения необходимых свойств инструмента. Исследуя закономерности формирования структуры и свойств поверхностного упрочненного слоя быстрорежущей стали при при различных исходных состояниях материала и параметров лазерного воздействия установили, что:

- при облучении непрерывным СО2 - лазером с плотностью энергии J=34+3 МДж/м предварительно закаленной и отпущенной при 350-560 оС быстрорежущей стали Р6М5 формируется упрочненный слой максимальной толщины и твердости;

- распад остаточного аустенита и интенсивное дисперсное упрочнение в процессе отпуска при 560-600 оС 1ч способствуют повышению твердости упрочненного лазером слоя быстрорежущей стали Р6М5 на 2-4 HRCb и отпуско-устойчивости на 40-50 оС по сравнению с обычной термообработкой. Отсутствие в упрочненном слое крупных карбидных частиц снижает вероятность хрупкого разрушения сколом при эксплуатации режущего инструмента [18].

Необходимым условием получения заданных свойств рабочих по­верхностей деталей, стойких к абразивному износу, является формирование оптимальной микроструктуры, обладающей высокой прочностью, твердостью и пластичностью. Проводились исследования с различной глубиной зоны лазерного воздействия, где в качестве материала использовалась конструкционная нормализованная сталь 40. Лазерную обработку осуществляли на непрерывном СО2 - лазере "КОМЕТА" при мощности излучения 0,8 кВт. Скорость перемещения луча по обрабатываемой поверхности изменяли от 40 до 60 мм/с. В результате проведенных исследований установили, что увеличение скорости перемещения луча по обрабатываемой поверхности от 40 до 60 мм/с приводит к уменьшению толщины слоя от 1,0 до 0,4 мм. При этом по всей глубине зоны лазерного воздействия наблюдается пониженное содержание углерода в мартенсите. Значения микротвердости и износостойкости в этом случае также имеют

пониженные значения. Поэтому повышение микротвердости и

износостойкости при лазерной обработке достигается за счет формирования в при поверхностных слоях структуры мелкодисперсного мартенсита с содержанием углерода, близкому составу стали. Высокий уровень микротвер­дости и триботехнических свойств в зоне термического влияния (на глубине 0,3-0,8 мм) обусловлен сочетанием малоуглеродистого мартенсита и троостита. Также при выборе режимов обработки надо исходить из условий эксплуатации реальных деталей и требований, предъявляемых к их рабочим поверхностям.