Разработка технологии формирования субмикрокристаллической и наноразмерной микроструктуры рабочей поверхности режущих дисков методом лазерной резки

Это направление связано с проведением комплекса исследований по повышению качества инструмента пил горячей и холодной резки заготовок в металлургической и других отраслях промышленности. Работы ведутся совместно с ЗАО «ЛАЗТЕХ» (г. Волжский Волгоградской обл.).

Процесс лазерной резки заключается в расплавлении слоя металла и удалении его из зоны реза струей газа. Вследствие быстрого охлаждения происходит закалка металла со стороны расплава с образованием мелкокристаллической структуры. Контролируемая кристаллизация аморфной фазы расплава определяется химическим составом сплава, который должен обеспечивать высокую скорость образования зародышей "первичной" кристаллической фазы, сдерживающее влияние на рост кристаллов и формирование наноструктурного состояния.

Были проведены исследования технологических режимов лазерной резки заготовок пильных дисков диаметром 2500 мм толщиной 12 мм из стали марки 50CrV4. При этом отрабатывались следующие параметры: характеристика линзы, давление газа, диаметр сопла, скорость резания.

В результате исследования было установлено, что структура рабочей кромки зуба состоит из трех слоев. Первый поверхностный слой рабочей кромки - корка, образован в результате кристаллизации расплавленного металла, образовавшегося вследствие оплавления в процессе лазерной резки. Микроструктура корки является характерной для быстро затвердевшего металла. Толщина корки не превышает 0,015 мм. Твердость корки составляет 1050 HV 100/10 (~70 HRC). Второй слой рабочей кромки зуба - слой закаленного металла имеющего структуру мартенсита. Толщина закаленного слоя, измеренная от края кромки на разных участках образца, колеблется от 0,3 до 0,45 мм. Третий слой рабочей кромки зуба - слой исходного металла, имеющий перлитную структуру с твердостью ~25 HRC. Твердость металла изменяется, как показано ниже на графике.

Изготовленные методом лазерной резки пильные диски диаметром 2500 мм испытаны в промышленных условиях на роторной пиле РР-2500 ОКЦ ВМЗ «Красный Октябрь». Стойкость дисков повысилась более, чем в 2 раза, а их общий ресурс вырос в 3-5 раз.

Предложенный метод изготовления пильных дисков широко используется предприятием ЗАО «ЛАЗТЕХ» при промышленных поставках пильных дисков.