Рассмотрены возможности лазерного поверхностного модифицирования деталей машиностроения.

Лазерная модификация поверхности - один из наиболее эффективных методов упрочнения, позволяющий получить микро- и наноструктурированные материалы в поверхностном слое. К сожалению, ранее эта технология не стала базовой и массовой из-за высоких затрат, низкой энергоэффективности, конструктивных особенностей лазерной техники прошлого поколения.
Все изменилось с появлением волоконных лазеров. Различают следующие методы получения композиционных поверхностных слоев с помощью лазерных технологий: термическая, химико-термическая обработка, легирование и наплавка.
Классификация основана на том, что лазерная обработка может вестись без оплавления поверхности и с плавлением, с легирующими материалами или без.
Основными особенностями лазерного нагрева металлов являются: 1. Сверхбыстрый нагрев поверхностного слоя при незначительном повышении температуры основы.
2. Образование газоплазменной среды в зоне нагрева (при определенных параметрах лучевого потока).
3. Высокие градиенты температуры и напряжений в зоне обработки.
4. Фазовые превращения в тонком слое материала.
5. Фиксация пересыщенных твердых растворов.
6. Ускорение диффузионных процессов в таких неравновесных условиях.
7. Термокаппилярная диффузия при обработке с плавлением, резко повышающая проникновение легирующих элементов.
Спектр технологий лазерного модифицирования поверхности очень широк и позволяет улучшать почти все служебные характеристики поверхностей деталей машин.
Целевые параметры (твердость, износостойкость и т.п.) могут быть улучшены в 2 и более раз.
Отличные возможности показаны для сталей, титановых сплавов, бронз. Возможно получение керамических покрытий и покрытий с керамической поверхностной матрицей.
Технологии лазерной модификации проверены разработчиком Поповым В.О. на ряде изделий в производственных условиях и получены отличные заключения (в ряде работ в ЦНИИ КМ «Прометей» и ООО НТЦ «Электроресурс»).
Разработка и внедрение технологий лазерного модифицирования на основе волоконных лазеров - одно из самых перспективных и экономически эффективных применений лазерной технологии в машиностроении.

Источник: Ритм, № 6, 2010, с. 23-29.