Лазерное упрочнение представляет собой метод модификации материалов, направленный на повышение их прочностных характеристик и долговечности. Процесс осуществляется путем локального лазерного нагрева поверхности обрабатываемого изделия, что приводит к формированию областей с повышенной твердостью. Данный метод особенно эффективен для компонентов, подверженных значительным механическим нагрузкам, таких как элементы машин и механизмов.
Альтернативной технологией является лазерное армирование, также использующее лазерное излучение для модификации поверхности. В отличие от упрочнения, при котором нагревается значительная часть поверхности, армирование характеризуется нанесением лазерных дорожек, образующих каркас повышенной жесткости. Это позволяет существенно улучшить прочностные свойства, особенно для тонкостенных деталей, требующих сохранения исходной формы.
Основные различия между лазерным упрочнением и армированием заключаются в соотношении упрочненных зон к общей площади поверхности. При упрочнении площадь упрочненной зоны составляет от 50% до 100%, в то время как при армировании она ограничивается 10-40%.
Научные исследования и инженерные разработки определили оптимальные параметры для применения лазерного армирования:
-
Твердость лазерных дорожек должна превышать твердость основного материала в 3-5 раз.
-
Ширина дорожек должна составлять 10-30% от ширины детали.
-
Глубина упрочненной зоны должна быть в пределах 30-100% от толщины детали.
Примером успешного применения лазерного армирования является модификация дисков трения в машинах. Нанесение специального узора на обе стороны диска с помощью лазера обеспечивает его устойчивость к изгибам и деформациям, что повышает надежность и срок службы данного компонента.
Также лазерное армирование эффективно используется для укрепления гильз цилиндров в двигателях, что способствует улучшению эксплуатационных характеристик и увеличению срока службы двигателей.
В 1990-х годах проводились исследования по применению лазерного упрочнения для повышения защитных свойств брони. Лазерное воздействие на броню привело к увеличению ее ударной прочности на 30%.
Еще одной перспективной технологией является "штриховка" цилиндрических деталей, при которой лазер создает на поверхности детали специфические узоры, оптимизирующие распределение нагрузки и предотвращающие разрушение при ударных воздействиях.
Однако в 1990-х годах многие проекты по лазерному упрочнению и армированию были приостановлены из-за экономических трудностей. В настоящее время, с развитием технологических решений, данные методы вновь приобретают актуальность. Лазерное армирование имеет значительный потенциал для повышения качества и надежности различных компонентов и механизмов.
