Możliwości modyfikacji struktury i własności warstwy powierzchniowej elementów maszyn przez borowanie laserowe

W pracy przedstawiono wpływ obróbki laserowej na strukturę i zużycie warstw powierzchniowych. Materiał do badań stanowiło żeliwo sferoidalne szeroko stosowane np. w przemyśle motoryzacyjnym. Do obróbki wykorzystany został technologiczny laser molekularnego CO2 firmy Trumph. Dobór parametrów obróbki laserowej pozwolił uzyskać różne szybkości chłodzenia podczas przeprowadzanej modyfikacji. Oceny struktury dokonano między innymi za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego oraz dyfraktometru RTG. Do jakościowej analizy składu chemicznego wykorzystano spektroskop elektronów Auger. Za pomocą maszyny tarciowej Amsler wykonano badania zużycia. Po borowaniu laserowym w strefach przetopionych wykazano obecność boru (AES), borków żelaza (RTG). Mikrotwardość powstałych stref borowanych jest przynajmniej 4,5-krotnie większa od materiału rodzimego. Ponadto wyniki badań pozwoliły stwierdzić wpływ szybkości chłodzenia podczas borowania laserowego na mikrotwardość i strukturę stref. Ubytek masy próbek po borowaniu laserowym i chłodzeniu z szybkością 8ź103Cźs-1 był 3,5-krotnie mniejszy od próbek hartowanych klasycznie. Podano również przykłady możliwości zastosowania borowania laserowego elementów maszyn w celu zwiększenia ich odporności na zużycie.

---

In this paper the effect of the laser treatment on surface layer structure and properties was studied. Nodular iron was selected as a test material because of its wide application for example in automobile industry. Laser treatment was performed with molecular CO2 continuous Trumph laser. Laser treatment parameters have been selected in appropriate way to achieve different cooling rates of melted zones. Modified zones have been examined to reveal their structure using optical and scanning electron microscopy, chemical analysis (AES), phase composition (X-ray diffraction) and microhardness testing methods. Wear tests have been performed with Amsler machine tester. After laser boronizing in remelted zones boron (AES) and iron borides (X-ray diffraction) have been found. Microhardness of boronized zone was 4.5-times higher then untreated material, at least. Results allow to state cooling rate (during laser boronizing) influence on zones structure and their microhardness. Mass loss of laser boronized and cooled with 8ź103Cźs-1 rate samples was 3.5-times lower then after conventional hardening samples. Examples of potential application of laser boronizing on machine components (for improving their wear resistance) have been presented, as well.