ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых», Владимир, Россия:
А. Н. Гоц, докт. техн. наук, профессор кафедры «Тепловые двигатели и энергетические установки», эл. почта: hotz@mail.ru

Научно-образовательный центр внедрения лазерных технологий:
А. Б. Люхтер, канд. техн. наук, директор, эл. почта: 3699137@mail.ru
Д. С. Гусев, младший научный сотрудник, эл. почта: gusev@laser33.ru
А. В. Завитков, инженер-исследователь, эл. почта: zavitkov@laser33.ru

Дан краткий анализ распространенных в промышленности покрытий, повышающих износостойкость рабочих поверхностей ответственных деталей. Приведены результаты экспериментальных исследований по выбору режимов газопорошковой наплавки. Процесс наплавки проводили на лазерном роботизированном комплексе с использованием коаксиальной подачи. В качестве подложки применяли сталь марки 08Х18Н10Т, на которую наносили металлический порошок марки ПР-08Х17Н8С6Г. Использование иттербиевого волоконного лазера позволило снизить подвод теплоты к наплавляемым поверхностям, что существенно уменьшило остаточные напряжения в обрабатываемой детали. Варьируемыми параметрами процесса наплавки являлись выходная мощность лазерного излучения, скорость обработки, массовый расход порошка. При визуальном контроле в качестве оценочных показателей покрытия выступали отсутствие пор и трещин. Макрогеометрию единичных валиков изучали на поперечных микрошлифах. При измерениях качество единичного валика определяли по его высоте, ширине, контактном угле между касательной к поверхности валика и плоскости подложки, а также глубине слоя перемешивания наплавляемого и основного (подложки) материалов. По результатам экспериментальных исследований выбран оптимальный режим, обеспечивающий наплавку слоя с высотой выше 1 мм, шириной 2,5 мм, глубиной слоя перемешивания наплавляемого и основного материалов 0,2 мм, контактным углом между касательной к поверхности валика и подложкой больше 50°.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Соглашение о предоставлении субсидии № 075-15-2019-1833 от 03 декабря 2019 г. Уникальный идентификатор ПНИ RFMEFI60419X0245.

1. Морунов И. В., Крылова С. Е. Применение лазерной наплавки для упрочнения и восстановления деталей машиностроения / Мат-лы Всерос. науч.-метод. конф. Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры» (Оренбург, 01–03 февраля 2017 г.) — Оренбург : Оренбургский гос. ун-т, 2017. С. 159–162.
2. Польский В. И., Якушин В. Л., Джумаев П. С., Петровский В. Н. Поверхностное упрочнение конструкционных материалов методом лазерной наплавки жаропрочных никелевых сплавов // Цветные металлы. 2015. № 3. С. 31–36. DOI: 10.17580/tsm.2015.03.07
3. Бирюков В. П., Татаркин Д. Ю., Хриптович Е. В., Фишков А. А. Определение влияния режимов лазерной наплавки и состава порошковых материалов на износостойкость покрытий // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017. № 1. С. 63–66.
4. Погодаев Л. И., Ежов Ю. Е. Повышение долговечности рабочих устройств судов технического флота износостойкими наплавками // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 6. С. 82–87.
5. Грачев О. Е., Неуймин В. М., Настека Д. В. Повышение эффективности ремонтов, изготовления и эксплуатации оборудования ТЭС путем применения технологий газотермического нанесения покрытий и лазерной наплавки // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2015. № 6. С. 53–61.
6. Неуймин В. М. Инновационные разработки для повышения ресурса, эффективности энергооборудования: лазерная наплавка кромок рабочих лопаток ЦНД турбин и плазменная наплавка молотков дробилки ГРЭС // Сб. докл. Восьмой всеросс. конф. «Реконструкция энергетики - 2016» (Москва, 7–8 июня 2016 г.) — М. : ООО «ИНТЕХЭКО», 2016. С. 80–83.
7. Масайло Д. В., Попович А. А., Орлов А. В., Гюлиханданов Е. Л. Исследование структуры и механических характеристик образцов, полученных газопорошковой лазерной наплавкой и селективным лазерным плавлением из сфероидизирующего порошка на основе железа // Черные металлы. 2019. № 4. С. 73–77.
8. Литвинова Т. А., Могилевский Д. В., Подрезов Н. Н., Егоров С. Н., Пирожков Р. В. Металлографические исследования структуры защитных покрытий, выполненных методом газопорошковой наплавки // Инженерный вестник Дона. 2014. № 3. С. 20–28.
9. Земляков Е. В., Туоминен Я., Поздеева Е. Ю., Туричин Г. А., Комарова Е. А. Формирование поверхностных слоев при лазерной наплавке с использованием мощных волоконных лазеров // Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2013. № 1. С. 231–236.
10. Goodarzi D. M., Pekkarinen J., Salminen A. Analysis of laser cladding process parameter influence on the clad bead geometry // Welding in the World. 2017. Vol. 61, Iss. 5. P. 883–891. DOI: 10.1007/s40194-017-0495-0
11. Apolinario L. H. R., Wallerstein D., Montealegre M. A., Urtiga Filho S. L., Torres E. A. et al. Predominant Solidification Modes of 316 Austenitic Stainless Steel Coatings Deposited by Laser Cladding on 304 Stainless Steel Substrates // Metallurgical and Materials Transactions : A. 2019. Vol. 50, Iss. 8. P. 3617–3628. DOI: 10.1007/s11661-019-05293-y
12. Григорьянц А. Г., Мисюров А. И. Возможности и перспективы применения лазерной наплавки // Технология машиностроения. 2005. № 10. С. 32–56.
13. Xi W., Song B., Zhao Y., Yu T., Wang J. Geometry and dilution rate analysis and prediction of laser cladding // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 103. Iss. 9-12. P. 4695–4702. DOI: 10.1007/s00170-019-03932-7
14. Campanelli S. L., Angelastro A., Signorile C. G., Casalino G. Investigation on direct laser powder deposition of 18 Ni (300) marage steel using mathematical model and experimental characterization // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 89, Iss. 1-4. P. 885–895. DOI: 10.1007/s00170-016-9135-x
15. Бирюков В. П., Фишков А. А., Татаркин Д. Ю. и др. Влияние режимов лазерной наплавки и состава порошковых материалов на абразивную износостойкость покрытий // Фотоника. 2016. Т. 57. № 3. С. 32–42.