ФОРМИРОВАНИЕ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДОМ ПРИ АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЯХ

Улучшение триботехнических свойств поверхностного слоя можно достичь лазерно-плазменной обработкой, которая позволяет сформировать в поверхностном слое субмикрокристаллические структуры, которые, как показали исследования, существенно снижают износ в парах трения и радикально улучшают механические свойства поверхностного слоя.

Лазерно-плазменной обработке подвергались шатунная и коренная шейка коленчатого вала компрессора (рис. 1) домашнего холодильника, изготовленного из автоматной стали А12.

Рис. 1. Внешний вид коленчатого вала компрессора домашнего холодильника

Автоматная сталь А12 хорошо поддается механической обработке, имеет низкую стоимость, но практически не поддается термическому упрочнению, так как содержит мало углерода (0,12%). Исходная твердость поверхностного слоя стали А12 составляет 180...200 HV.

Лазерно-плазменная обработка позволяет повысить твердость поверхностного слоя до HV 850 (рис. 2), что невозможно достичь никакими методами локального термического упрочнения, в том числе и чисто лазерными. Исследования, проведенные с применением оптической и электронной микроскопии, показали, что при лазерно-плазменной обработке в поверхностном слое формируются субмикрокристаллические структуры (рис. 3).

Рис. 2. Структура поверхностного слоя автоматной стали А12, сформированного лазерно-плазменным методом обработки

Рис. 3. Субмикроструктура поверхностного слоя автоматной стали А12, сформированного лазерно-плазменным методом обработки

Исследования поверхностного слоя производилось на оптическом микроскопе Karl Zeiss (Германия) и электронном микроскопе LEO 1455VP (Англия).

Как показали проведенные исследования, лазерно-плазменная обработка поверхностного слоя позволяет:

- повысить твердость поверхности до 850 НV при исходной 180...200 HV;

- уменьшить коэффициент трения и его зависимость от нагрузки при работе поверхности в паре трения;

- уменьшить износ в паре трения;

- уменьшить пусковые моменты машин и механизмов;

- уменьшить адгезионное схватывание при запуске машин и механизмов;

- уменьшить энергопотребление машин и механизмов.