limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2020-1-99-109lim-3191Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsМодифицирование поверхностных слоев металлических деталей импульсной лазерной обработкойModification of surface layers of metal parts by pulse laser processingВерещагинМ. Н.VereschaginM. N.

г. Гомель, пр. Октября, 48

ЦелуеваС. Н.TseluevaS. N.

г. Гомель, пр. Октября, 48

tselueva@gmail.comЦелуевМ. Ю.TseluevM. Yu.

г. Гомель, ул. Кирова, 32а

Гомельский государственный технический университет им. П. О. СухогоБеларусьGomel State Technical University named after P. O. SukhojBelarusИнститут механики металлополимерных систем им. В. А. Белого НАН БеларусиБеларусьV.A. Belyi Metal Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of BelarusBelarus2020070420200199109Copyright © Верещагин М.Н., Целуева С.Н., Целуев М.Ю., 20202020Верещагин М.Н., Целуева С.Н., Целуев М.Ю.Vereschagin M.N., Tselueva S.N., Tseluev M.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3191

Одной из распространенных технологических схем процесса лазерной обработки металлических деталей является лазерное «глазурование» нанесенного тонкого слоя порошка на подложку, что обеспечивает возможность получения микрокристаллических и аморфных структур в тонких поверхностных слоях деталей. Импульсное плавление малых объемов металла на поверхности обеспечивает получение гомогенных жидкостей (расплавов), которые после кристаллизации могут фиксировать структуру жидкости с уникальными свойствами.

Установлено наличие трех диапазонов энерговклада при импульсной лазерной поверхностной обработке (ИЛПО). На среднем уровне энерговклада происходит процесс лазерной наплавки материала, при этом фиксируется высокая адгезионная связь между покрытием и заготовкой. Наплавка покрытия из аморфизируемого сплава на основе железа на металлическую основу из сталей Ст3, 45 20Х13 начинается при плотности лазерного излучения на поверхности обработки 1800–2000 Вт/мм2, а легирование – при 3500–4000 Вт/мм2. При ИЛПО зона лазерного воздействия (ЗЛВ) имеет слоистое строение: зона оплавления (ЗО), зона термического влияния (ЗТВ), зона исходного материала. Для получения аморфно-кристаллической структуры покрытия частота импульсов лазерного излучения не должна превышать 3–8 Гц.

One of the common technological schemes for the laser processing of metal parts is laser «glazing» of the deposited thin layer of powder on the substrate, which makes it possible to obtain microcrystalline and amorphous structures in thin surface layers of parts. Pulse melting of small volumes of metal on the surface provides homogeneous liquids (melts), which, after crystallization, can fix the structure of a liquid with unique properties.

The presence of three energy input ranges for pulsed laser surface treatment (ILPO) has been established. At an average level of energy input, a process of laser surfacing of the material occurs, while a high adhesive bond between the coating and the workpiece is fixed. The deposition of an amorphized iron-based alloy coating on a metal base of St3, 45 20X13 steels begins at a laser radiation density on the treatment surface of 1800–2000 W/mm2, and alloying at 3500–4000 W/mm2. With ILPO, the laser exposure zone (ZLV) has a layered structure – the fusion zone (ZO), the heat-affected zone (HAZ), and the source material zone. To obtain an amorphous-crystalline structure of the coating, the laser pulse frequency should not exceed 3–8 Hz.

лазерное излучение (ЛИ)импульсная лазерная поверхностная обработкамодифицирование поверхностиплотность мощностиэнерговкладчастота следования импульсовмикроструктурамикротвердостьlaser radiation (LI)pulsed laser surface treatmentsurface modificationpower densityenergy inputpulse repetition ratemicrostructuremicrohardnessReferencesГригорьянц А. Г. Основы лазерной обработки материалов / А. Г. Григорьянц. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.Grigor’janc A. G. Osnovy lazernoj obrabotki materialov [Basics of laser material processing]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1989, 304 p.Леонтьев П. А. Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов / П. А. Леонтьев, Н. Г. Чеканова, М. Г. Хан. М.: Металлургия, 1986. 142 с.Leont’ev P. A., Chekanova N. G., Han M. G. Lazernaja poverhnostnaja obrabotka metallov i splavov [Laser surface treatment of metals and alloys]. Moscow, Metallurgija Publ., 1986, 142 p.Криштал М. Л. Структура и свойства сплавов, обработанных излучением лазера / М. Л. Криштал, А. А. Жуков, А. Н. Кокора. М.: Металлургия, 1973. 192 с.Krishtal M. L., Zhukov A. A., Kokora A. N. Struktura i svojstva splavov, obrabotannyh izlucheniem lazera [The structure and properties of alloys treated with laser radiation]. Moscow, Metallurgija Publ., 1973, 192 p.Коваленко В. С. Обработка материалов импульсным излучением лазеров / В. С. Коваленко. Киев: Выща шк., 1977. 144 с.Kovalenko V. S. Obrabotka materialov impul’snym izlucheniem lazerov [Laser material processing]. Kiev, Vyshha shkola Publ., 1977, 144 p.Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов: справ. М.: Машиностроение, 1979. 134 с.Rentgenostrukturnyj kontrol’mashinostroitel’nyh materialov [X-ray control of engineering materials]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1979, 134 p.Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: справ. / Н. Н. Рыкалин [и др.]. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.Rykalin N. N. Lazernaja i jelektronno-luchevaja obrabotka materialov [Laser and electron beam processing of materials]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1985, 496 p.Красовский Г. И. Планирование эксперимента / Г. И. Красовский, Г. Ф. Филаретов. Мн.: Изд-во БГУ, 1982. 302 с.Krasovskij G. I., Filaretov G. F. Planirovanie jeksperimenta [Experiment planning]. Minsk, Izdatel’stvovo BGU Publ., 1982, 302 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.