Lāzeruzkausēts virsmu nocietinošs vienslāņa pārklājums ar mehānisko īpašību gradientu

Promocijas darba mērķis ir izpētīt lāzeruzkausēta vienslāņa virsmu nocietinoša pārklājuma izveides iespēju ar mehānisko īpašību gradientu virzienā pa normāli no virsmas uz pamatmateriālu, lai paaugstinātu pārklājumu plaisizturību un attiecīgi pagarinātu metālizstrādājumu darbspēju mašīnu elementu un instrumentu izgatavošanā un atjaunošanā.

Pirmajā nodaļā veikta literatūras analīze, kur izskatītas lāzeruzkausēšanas tehnoloģijas un progresīvu pārklājumu ar īpašību gradientu izveides koncepcijas. Izanalizēta esošā situācija virsmas nocietinošo un nodilumizturīgo pārklājumu lāzeruzkausēšanā, tajā skaitā ziņas par lāzeruzkausēšanas procesa parametriem, kā arī sniegta aktuāla informācija par sasniedzamām pārklājumu īpašībām, pārklājuma kvalitātes raksturojumiem un raksturīgākiem defektiem. Otrajā nodaļā izklāstīta informācija par pētījumu metodiku, izmantoto aprīkojumu, metodēm un materiāliem. Darbā padziļināti tika pētīta lāzeruzkausēto valnīšu un pārklājumu metālogrāfija, pārklājumu šķērsgriezumu morfoloģija, ķīmiskais sastāvs, kā arī mehāniskās un tribotehniskās īpašības. Trešajā nodaļā apskatīta ar ātrgriezējtēraudu (AISI M2) atsevišķi lāzeruzkausēta valnīša ar zobenveida caurkausējumu kvalitātes raksturlielumu (formas ģeometriskie parametri, porainība, karbīdus veidojošo elementu daudzums uzkausētajā slānī) formēšanas apstākļu eksperimentālā izpēte atkarībā no procesa tehnoloģiskiem parametriem (uzkausēšanas ātrums un lāzera stara defokusēšana). Ceturtajā nodaļā apskatīta lāzeruzkausēšanas procesa režīmu ietekmes eksperimentālā izpēte uz ātrgriezējtērauda (AISI M2) pārklājumu ar zobenveida caurkausējumiem kvalitātes raksturlielumiem (biezumu, caurkausējuma dziļumu, karbīdus veidojošo elementu daudzumu uzkausētajā slānī), morfoloģiju un mehānisko īpašību (mikrocietības) izmaiņu sistēmā “pārklājums-pamatne”. Piektajā nodaļā ir sniegta lāzeruzkausēšanas procesa parametru (pārklāšanas pakāpe, uzkausēšanas ātrums un lāzera stara defokusēšanas virziens) un anizotropiskās struktūras ietekmes eksperimentālā izpēte uz ātrgriezējtērauda pārklājumu virsmas īpašībām (cietība un berzes koeficients) pēc mehāniskās apstrādes. Sestajā nodaļā ir apskatīts eksperimentālais pētījums, kurā tiek veikta atšķirīgi lāzeruzkausēto ātrgriezējtērauda pārklājumu salīdzinošā analīze, lietojot tradicionālo un jauno lāzeruzkausēšanas metodes.

Veikto pētījumu rezultātā noteikti jaunas lāzeruzkausēšanas metodes režīmu apgabali atsevišķa valnīša un pārklājuma uzkausēšanai ar pamatmateriāla zobenveida caurkausējumu. Regresijas analīzes pamatā iegūti lāzeruzkausēšanas procesa empīriskie modeļi, kurus var izmantot uzkausēta valnīša un pārklājuma kvalitātes raksturojumu vērtību prognozēšanai. Promocijas darbā izstrādāta jauna lāzeruzkausēšanas metode (attiecībā uz izgudrojumu tika iesniegts Latvijas patenta pieteikums P–19–84, 30.12.2019.), kas ļauj izveidot vienslāņa virsmas nocietinošos pārklājumus ar uzlabotām īpašībām pārklājuma un pamatmateriāla pārejas zonā, kas var labvēlīgi ietekmēt paliekošo spriegumu pārdalīšanu, it sevišķi lietojot materiālus ar atšķirīgiem termiskās izplešanās koeficientiem. Tādējādi šī metode ļauj izslēgt starpslāņu uzklāšanas nepieciešamību nevienveidīgu tēraudu uzkausēšanā. Līdz ar to, tas var veicināt izstrādājumu nogurumizturības palielināšanu, kā arī ilgizturības paaugstināšanu termocikliskuma apstākļos. Promocijas darba pamatā izstrādāta pārklājumu ar zobenveida caurkausējumu lāzeruzkausēšanas tehnoloģiskā instrukcija spiedienapstrādes aprīkojuma virsmu nocietināšanai un atjaunošanai.