Actual Problems in Machine Building 2014 No. 1

I Международная научно-практическая конференция « Актуальные проблемы в машиностроении » Технологическое оборудование, оснастка и инструменты __________________________________________________________________ 229 УДК 621.9.048.7;669.13.017:620.18;669.113.017:620.17 МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ СЕРОГО ЧУГУНА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ С.Н. БАГАЕВ , доктор физ.-мат. наук, академик РАН, директор Г.Н. ГРАЧЕВ, канд. физ.-мат. наук, заведующий лабораторией А.Л. СМИРНОВ , главный конструктор М.Н. ХОМЯКОВ , инженер (Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск) А.О. ТОКАРЕВ, доктор техн. наук, доцент (ФБОУ ВПО НГАВТ, г. Новосибирск) Грачев Г.Н. – 630090, г. Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 13/3, Институт лазерной физики СО РАН e-mail: grachev@laser.nsc.ru Лазерно-плазменный метод основан на применении плазмы оптического пульсирующего разряда. Разряд зажигается повторяющимися с высокой частотой следования (десятки кГц) лазерными импульсами на обрабатываемой поверхности в легирующем/защитном газе (азот, аргон, воздух). Для повышения износостойкости серого чугуна в парах трения методом лазерной обработки создана структура поверхности с высокой твёрдостью (H 11,4-19,0 ГПа). Внешний нанокристаллический слой имеет толщину до 1 мкм. К тонкому нанокристаллическому примыкает слой толщиной порядка 100 мкм с локально закалёнными вокруг графитовых включений участками. Полученная структура поверхности обеспечивает снижение коэффициента трения на 30% и двадцатикратное увеличение износостойкости в условиях жидкостного трения. Такое повышение триботехнических характеристик обусловлено созданием микрорельефа трущихся пар, включающего капиллярные каналы, аккумулирующие смазку по местам расположения графита, и твёрдые составляющие - ледебурит и мартенсит, окружающие эти микроканавки. Ключевые слова: Лазерная обработка, лазерная плазма, технология упрочнения поверхности серого чугуна Введение Одним из наиболее перспективных путей решения проблемы увеличения полного и межремонтного ресурса двигателей внутреннего сгорания и повышения эффективности их эксплуатации является упрочнение поверхности деталей, так как именно они определяют износостойкость пар трения. В связи с этим в машиностроении активно развиваются и эффективно внедряются различные технологии поверхностной обработки, связанные с воздействием на поверхностный слой источниками энергии высокой концентрации для повышения износостойкости. В этом направлении в Институте лазерной физики СО РАН разработаны основы нового высокопроизводительного лазерно-плазменного метода (ЛПМ) упрочнения поверхности металлов [1-5]. 2. Методика экспериментального исследования Лазерно-плазменный метод основан на применении плазмы оптического пульсирующего разряда (ОПР), который зажигается повторяющимися с