Postgraduate student of the Department of Physical Materials Science, Institute of New Materials and Nanotechnologies
аспирант кафедры физического материаловедения института новых материалов и нанотехнологий
Postgraduate student of the Department of Thermal Engines and Power Plants, Institute of Mechanical Engineering and Automobile Transport
аспирант кафедры тепловых двигателей и энергетических установок, Институт машиностроения и автомобильного транспорта
Postgraduate student of the Department of Functional Analysis and Its Applications, Institute of Applied Mathematics, Physics and Informatics
аспирант кафедры функционального анализа и его приложения, Институт прикладной математики, физики и информатики
Candidate of Technical Sciences, Adviser to the Rector's Office, Director of the Scientific and Educational Center for the Implementation of Laser Technologies
кандидат технических наук, советник при ректорате, директор Научно-образовательного центра внедрения лазерных технологий
It is difficult to imagine modern mechanical engineering without timely and targeted improvement of technological processes, in connection with which new and enhanced traditional methods of manufacturing and processing various types of structures and parts are being developed. One of the ways to reduce the economic costs of machining gears made by traditional methods is the transition to the field of powder metallurgy - powder sintering. This paper presents the possibility of a local increase in the mechanical properties of gears made by powder sintering using laser processing. Laser processing was carried out on a robotic welding and heat strengthening complex, which includes a 6-axis industrial robot, a 2-axis welding positioner, a laser head and a 5 kV ytterbium fiber laser. The high porosity of the sintered material compared to cast billets is a factor limiting the possibility of using laser thermal hardening, as it increases the likelihood of melting the edges of the machined surfaces. The present work is aimed at solving this problem. Before carrying out the experiments, the main quality criteria were identified: “no melting” and “hardening depth”. In the course of a series of experiments on laser thermal hardening, it was possible to significantly increase the hardness of the samples (in the delivered state about 30 HRC), which after processing is in the range from 55 to 65 HRC with a depth of up to 2800 μm on gear teeth made of powder materials. However, open questions remain, which are resolved in performance testing, such as durability and wear.
Сложно представить современное машиностроение без своевременного и точечного совершенствования технологических процессов, в связи с чем появляются новые и улучшаются традиционные методы изготовления и обработки различного рода конструкций и деталей. Одним из путей снижения экономических затрат на механическую обработку зубчатых колес, изготовленных традиционными методами, является переход в область порошковой металлургии - порошковое спекание. Представлена возможность локального повышения механических свойств зубчатых колес, изготовленных методом порошкового спекания, с помощью лазерной обработки. Лазерная обработка проводилась на роботизированном комплексе сварки и термоупрочнения, который включает в себя 6-осевой промышленный робот, 2-осевой сварочный позиционер, лазерную головку и иттербиевый волоконный лазер мощностью 5 кВт. Высокая, относительно литых заготовок, пористость спеченного материала является фактором, ограничивающим возможность использования лазерного термоупрочнения, так как способствует повышению вероятности оплавления кромок обрабатываемых поверхностей. Настоящая работа направлена на решение данной проблемы. Перед проведением экспериментов были выделены основные критерии качества: «отсутствие оплавления» и «глубина упрочнения». В ходе проводимой серии экспериментов по лазерному термическому упрочнению удалось существенно повысить твердость образцов (в состоянии поставки около 30 HRC), которая после обработки находится в диапазоне от 55 до 65 HRC глубиной до 2800 мкм на зубьях шестерен, изготовленных из порошковых материалов. Однако остаются открытыми вопросы, находящие решение в проведении эксплуатационных испытаний, таких как долговечность и износ.