1 Лазерные технологии: возможности и перспективы обработки деталей и инструмента : Национальная академия наук Беларуси Физико-технический институт Физико-технический институт - - Лаборатория лазерной обработки материалов Зав. лабораторией – Голубев Валерий Сергеевич : : тел. раб. : факс : моб. : моб. :

2 Методы лазерной обработки: лазерная резка, сварка, термообработка (закалка, легирование), наплавка… :,, (, ), Методы лазерной обработки: лазерная резка, сварка, термообработка (закалка, легирование), наплавка… :,, (, ), Лазерная резка Преимущества: : минимальное механическое воздействие, оказываемое на материал; минимальное механическое воздействие, оказываемое на материал; ; ; широкий диапазон разрезаемых материалов (дерево, стекло, асбест, керамика, металл…); широкий диапазон разрезаемых материалов (дерево, стекло, асбест, керамика, металл…); (,,,, ) (,,,, ) возможность осуществления резки по сложному контуру при минимальной ширине реза, что приводит к значительной экономии разрезаемого материала. возможность осуществления резки по сложному контуру при минимальной ширине реза, что приводит к значительной экономии разрезаемого материала. Технология нашла применение при производстве разбрасывателей удобрений («Бобруйскагромаш»), корпусных деталей («Опытный мех. завод Белбыта»), рекламных щитов («Славнефть-старт») и др Может использоваться для фасонной резки труб, изготовления штамповочных форм для производства картонной упаковки и т.п. Может использоваться для фасонной резки труб, изготовления штамповочных форм для производства картонной упаковки и т.п.

3 Лазерная сварка Лазерная сварка Преимущества: Преимущества: высокое качество получаемых сварных соединений; высокое качество получаемых сварных соединений; прочность швов близка к прочности основного материала; прочность швов близка к прочности основного материала; минимальное коробление сварных узлов и конструкций; минимальное коробление сварных узлов и конструкций; возможность надежного соединения трудносвариваемых традиционными методами материалов; возможность надежного соединения трудносвариваемых традиционными методами материалов; простота организации защиты места сварки от вредного воздействия на металл окружающего воздуха. простота организации защиты места сварки от вредного воздействия на металл окружающего воздуха. Технология была апробирована применительно к: изготовлению сегментных отрезных алмазных кругов; изготовлению сегментных отрезных алмазных кругов; креплению твердосплавных расклинивающих пластин к полотну пил для резки древесины; креплению твердосплавных расклинивающих пластин к полотну пил для резки древесины; изготовлению биметаллических фрез из разнородных сталей Р6М5-9ХС; изготовлению биметаллических фрез из разнородных сталей Р6М5-9ХС; Р6М5-9ХС Р6М5-9ХС изготовлению корпуса датчика давления воды и электромагнитного клапана автомобиля «ВАЗ». изготовлению корпуса датчика давления воды и электромагнитного клапана автомобиля «ВАЗ».

4 Лазерная сварка отрезных алмазных сегментных кругов Алмазные отрезные сегментные круги – один из эффективнейших инструментов для резки мрамора, гранита, бетона, железобетона, асфальта, и т.д. – Преимущество лазерной сварки: Отсутствие деформации корпусов пил и минимальная зона термического влияния Инструмент может работать без использования охлаждающих сред Широкий спектр используемых связок (на основе Ni, Co, Fe, Сu и др., разработанных в РБ и СНГ) Ni, Co, Fe, Сu Высокая производительность и стабильность геометрических характеристик

5 Лазерная термообработка(закалка, легирование) Лазерная термообработка основана на использовании тепла, генерируемого на поверхности материала при поглощении им лазерного луча. Метод лазерной обработки обладает рядом достоинств: высокая локальность упрочнения (что дает значительную экономию), отсутствие необходимости применения охлаждающих сред, возможность использования в качестве финишной операции вследствие отсутствия опасности коробления, большие возможности автоматизации процесса и другие. Лазерная технология упрочнения применима к весьма широкой номенклатуре деталей. В ФТИ НАН Беларуси, например, разработана технология лазерной закалки деталей подвески (кронштейны, проушины) заднего моста автомобиля МАЗ 6422, что позволяет повысить их долговечность в 3 раза. Применительно к деталям типа «вал-золотник» (Борисовский завод «Автогидроусилитель»), достигаемая твердость на рабочих шейках составляет 60 ед. HRC при общей твердости всей детали 40 ед. HRC. и т.д HRC 60 HRC HRC 60 HRC.

6 Перспективно использование лазерного упрочнения в инструментальном производстве. Так, упрочнение режущего и холодновысадочного инструмента, деталей прессоштамповой оснастки позволяет повысить их стойкость в 3-5 и более раз. Технология апробирована на БелОМО, ОАО «Мотовело», КЗТШ, Борисовский з-д «Автогидроусилитель» и др. Эффект в 1,6-3,0 раза наблюдается для металло- и дереворежущего инструмента, в том числе оснащенного твердосплавными вставками. 3-5 БелОМО, КЗТШ БелОМО, КЗТШ В институте разработан процесс легирования ковочных штампов из стали 5ХНМ, долговечность которых при этом возрастает в 3-4 раза. Метод лазерного легирования позволяет получать на сталях и титановых сплавах слои с твердостью ед. HRC, а на сплавах алюминия - слои с твердостью до ед. HRC. Эффективно для таких деталей как ножи кормоуборочных машин (ПО «Гомсельмаш»), резцы горнопроходческих комбайнов (ПО «Беларуськалий») и др. 5ХНМ HRC, 25-30HRC. (ПО «Гомсельмаш), 5ХНМ HRC, 25-30HRC. (ПО «Гомсельмаш),

7 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ БЫСТРОИЗНАШИВАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА АВТОМОБИЛЕЙ Разработанная технология лазерного упрочнения перспективна для изделий, долговечность которых лимитируется износостойкостью и сопротивлением усталости, особенно, если закалка другими методами затруднена вследствие сложности конфигурации детали и возможности ее значительного коробления Технология основана на использовании высоких скоростейнагрева поверхностного слоя до температур, превышающих температуру фазовых превращений или плавления сплава, и последующего высокоскоростного охлаждения путем основного теплоотвода в массу металла так и дополнительного охлаждения поверхности.

8 Совместными усилиями специалистов ФТИ НАН Беларуси и РУПП «Борисовский завод Автогидроусилитель» в период с 2004 г. по 2006 г. в рамках задания ГНТП «Технологии»: РУПП Разработаны и внедрены технологические процессы лазерного упрочнения деталей механизма рулевого управления 5-ти наименований быстроизнашивающихся деталей механизма рулевого управления. Основные преимущества предложенных решений: упрочнению подвергаются только локальные участки на деталях типа «вал-золотник», «кольцо наружное» и др, облегчается последующая их механическая обработка и профилирование. В упрочненном слое глубиной до 1 мм достигаются максимально достижимые HRC для стали типа 40Х и аналогичных. 5 40X HRC

9 На заводе «Автогидроусилитель» создан современный технологический участок лазерного упрочнения быстроизнашивающихся деталей гидроусилителя руля мощностью до 150 тыс. деталей в год. 15

10 Закреплены позиции РУПП «Борисовский Завод Автогидроусилитель на российском рынке. Внедрение технологии локального упрочнения поверхностей деталей позволило предприятию освоить производство современных механизмов рулевого управления интегрального типа (ШНКФ , ШНКФ , ШНКФ , ШНКФ ). За указанный период произведено и поставлено на экспорт около 200 тыс. механизмов ГУРов на сумму более 60.0 млрд. руб. РБ для оснащения ими автомобилей семейства ГАЗ, КАМАЗ, МАЗ и др. SHNKF ,103 SHNKF ,200 SHNKF ,400 SHNKF Оценка практической значимости показывает, что внедрение разработанных технологий позволяет повысить культуру и технический уровень производства, увеличить ресурс работы конкретных деталей и всего механизма рулевого управления в целом в 2 и более раз. Экономический эффект от внедрения лазерной технологии упрочнения составил 1.8 млрд. руб. РБ, окупаемость затраченных бюджетных средств составила 125 раз

11 ЛАЗЕРНОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ С/Х МАШИН Диск бороны Ножи кормоуборочного комбайна «Ягуар» Лазерное модифицирование рабочей поверхности диска бороны

12 Полевые испытания сегментных ножей для уборки кукурузы ПКК-02 PKK-02 Полевые испытания сегментных ножей к кукурузной жатке CHAMPION 360

13 Полевые испытания ножей для дообрезки ботвы Высокое качество дообрезки ботвы с использованием упрочненных ножей

14 Лазерная наплавка По сравнению с традиционными методами лазерная наплавка обеспечивает минимальную зону термического влияния, значительное снижение остаточных деформаций в детали, минимальное перемешивание наплавляемого материала с материалом основы и т.п.,,.,,. В ФТИ НАН Беларуси разработаны и внедрены технологические процессы по восстановлению стальных деталей, из титановых, алюминиевых и медных сплавов. Технология прошла апробацию в производстве авиаремонтного завода 407 ГА, для литейной и штамповой оснастки на БелОМО, ЗАО «Атлант» и др..407, (BELOMO) ATLANT..407, (BELOMO) ATLANT.

15 Восстановление и упрочнение точных матриц, штампов и прессформ Изношенный профиль фильер литья уплотнителя холодильника Формы литья газовой горелки и горлышка бутылки ПЭТ после лазерной наплавки

16 Упрочнение и восстановление деталей машин с использованием лазерного излучения Широкий спектр деталей, подвергаемых лазерной обработке Резцы РКС-1 горнопроходческого комбайна RKS-1 Коленвал дизель- локомотива Прессо-штамповая оснастка и инструмент Восстановленные шлицы

17 ЛАЗЕРНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ За период с 1995 года по настоящее время лабораторией в области лазерных технологий создано 9 производственных участков, из них : 6 - в РБ, 2 – в РФ (НМЛК г. Липецк, з-д «Гидромонтаж» г.Селятино Московская обл.), 1 – в Украине (ККБК г. Обухов) , : 6 –, 2 – ( -NMLK, 3-D « » ) 1 - KKBK На минском авиаремонтном заводе 407 ГА в гг. создан участок лазерной обработки в основном производстве. При этом за прошедшие годы весь парк самолетов ТУ- 134 (~900 шт.) был отремонтирован и с использованием разработанной нами технологии TU-134( 900 ) Переданная для использования технология лазерного упрочнения ряда деталей из титановых сплавов советского космического челнока «Буран» позволила повысить их срок службы на два порядка. « »

18 Технологический комплекс лазерно-плазменной резки

19 Спасибо за внимание! ! Физико-технический институт НАН Беларуси ул. Купревича, 10, Минск Тел./ факс: / : :