Что изменяет лазер
Лазерное модифицирование — семейство процессов, а не единый способ нанести защитный слой. При закалке изменяется структура исходного металла без добавления материала; при наплавке появляется новый слой, связанный с расплавленной подложкой. Переплавление перераспределяет структуру поверхностной зоны, а текстурирование создаёт рельеф. Поэтому сначала формулируют функцию поверхности: сопротивление контактному износу, восстановление размера, удержание смазки или подготовка соединения. Выбор только по мощности лазера не определяет результат.
Выбор процесса
| Задача | Кандидат | Что может ограничить результат |
|---|---|---|
| Упрочнить стальную дорожку | Трансформационная закалка | Прокаливаемость стали, отвод тепла, отпуск соседней дорожки |
| Восстановить изношенный размер | Лазерная наплавка | Разбавление, поры, трещины, припуск |
| Изменить трение | Текстурирование | Размер лунок, смазка, контактное давление |
| Убрать загрязнение | Лазерная очистка | Повреждение основы и остаточный загрязняющий слой |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Закалка требует подходящего состава и температурного цикла: металл должен пройти необходимые превращения и достаточно быстро охладиться. Большая деталь может отводить тепло в собственный объём, но тонкая стенка или близкая кромка изменяют этот режим. У наплавки проверяют совместимость порошка и основы, смачиваемость, долю расплавленной подложки и последующую обработку. Малая зона воздействия уменьшает общий нагрев, однако не гарантирует отсутствие деформации.
Расчёт для планирования проб
Для непрерывного прохода удобно оценить погонную энергию El=P/v. Если P=1200 Вт, v=20 мм/с, то El=60 Дж/мм. При ширине дорожки 3 мм условная энергия на площадь P/(v·b)=20 Дж/мм². Это падающая энергия, а не измеренная поглощённая теплота; отражение, распределение интенсивности и теплопроводность в этой оценке отсутствуют. Одинаковая погонная энергия при разных скорости и мощности не обеспечивает одинаковую глубину слоя.
Условный участок шириной 30 мм обрабатывают дорожками шириной 3 мм с перекрытием 1 мм. Шаг составляет 2 мм; для покрытия всей ширины требуется 15 дорожек при выбранной схеме краёв. Для длины 100 мм время прямолинейного движения равно 15·100/20=75 с. Разгон, разворот, подача порошка и паузы добавляются отдельно. Число дорожек проверяют по реальной траектории: первая и последняя могут выходить за границу зоны.
Как подтвердить режим
- Записать материал, термообработку, состояние поверхности и ограничения по температуре детали.
- Сделать пробные проходы с документированными мощностью, скоростью, пятном, перекрытием и защитной средой.
- Исследовать поперечный шлиф: глубину изменённой зоны, трещины, поры и связь с основой.
- Измерить профиль твёрдости с нагрузкой, подходящей к размеру зоны; отдельно проверить геометрию.
- Провести испытание, воспроизводящее механизм отказа детали, и только затем утвердить технологическое окно.
У серии проверяют участки начала и окончания дорожек, края и перекрытия: там теплоотвод отличается от середины прохода. После механической обработки контролируют оставшуюся толщину функциональной зоны. Пирометрический сигнал требует оценки излучательной способности; смена поверхности может изменить показания при той же реальной температуре. Для переноса процесса на другую геометрию используют контрольные образцы и повторную квалификацию, а не копируют численные настройки без проверки.
Перед серийной обработкой отдельно проверяют воспроизводимость подачи и положения фокуса. Загрязнение защитного стекла, изменение расстояния до поверхности и колебания подачи порошка способны изменить результат при неизменной заданной мощности. Контроль режима привязывают к наблюдаемому качеству дорожки и установленным параметрам оборудования.
Первичные источники и границы проверки
Проверены открытые страницы первоисточников и описания области применения. Полные платные нормативные тексты не проверялись; параметры испытания и критерии приёмки следует брать из доступной лаборатории редакции и спецификации изделия.