Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 18 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В зависимости от частоты следования лазерных импульсов, размера пятна облучения и относи- тельной скорости перемещения луча и детали цикл обработки может включать десятки-сотни воздействий лазерной плазмы на каждый участок поверхности. Как правило, длительность цикла об- работки в условиях интенсивного воздействия луча и лазерной плазмы (десятки МВт/см 2 ) ограничена расплавлением поверхностного слоя, превышаю- щим допуски на шероховатость обработанной поверхности. Вместе с тем для достижения большей равномерности и улучшения техно- логических характеристик изделия (например, твердости и глубины зоны лазерно-плазменной модификации, рис. 6) вместо одного цикла об- работки возможно проведение нескольких по- вторяющихся циклов с большей скоростью и с меньшим вкладом энергии. Отметим, что периодическое (20…100 кГц) действие лазерной плазмы на поверхность ме- талла в легирующей атмосфере одновременно формирует: • высокотвердоенаноструктурированное твер- дофазное покрытие (нитриды, карбиды и др.); • волну диффузии, образование легированно- го слоя или твердого раствора (например, твер- дый раствор азота в титане); • тепловую волну и структурно-фазовые (на- пример, мартенситные) превращения; • гиперинтенсивный (амплитуда до 10…15МПа) ультразвук, способствующий уплотнению ми- кроструктуры в горячей зоне. Наиболее детальное исследование возможно- стей метода проведено для лазерно-плазменной модификации поверхности антифрикционного чугуна на перлитной основе (с целью опреде- ления перспектив применения ЛПМ для упроч- нения гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания) на образцах, вырезанных из цилин- дровых втулок двигателей внутреннего сгорания а б Рис. 6. Микротвердость ( а ) и глубина зоны ( б ) лазерно-плазменной модификации поверхности чугуна СЧ25 в зависимости от удельной (на 1 кВт мощности лазера) скорости обработки