11

Лазерные технологии: возможности и перспективы обработки деталей и инструмента激光技术 : 机件工具加工处理发展潜力与前景

Национальная академия наук БеларусиНациональная академия наук Беларуси Физико-технический институтФизико-технический институт

白俄罗斯国家科学院白俄罗斯国家科学院物理物理 --技术研究所技术研究所

Лаборатория лазерной обработки материаловЛаборатория лазерной обработки материаловЗав. лабораторией – Голубев Валерий СергеевичЗав. лабораторией – Голубев Валерий Сергеевич

材料激光处理实验室材料激光处理实验室实验室主任实验室主任 : : 嘎路别夫 瓦列里 谢尔盖维奇嘎路别夫 瓦列里 谢尔盖维奇

тел. раб. тел. раб. 工作电话工作电话 : : 8-0172-63-51-248-0172-63-51-24факс факс 传真传真 : : 8-0172-263-76-938-0172-263-76-93 моб.моб. 手机手机 : : 8-0296-38-19-50 8-0296-38-19-50E-mail: E-mail: 电子邮箱电子邮箱 ::genia77@mail.ru

22

Методы лазерной обработки: лазерная резка, сварка, Методы лазерной обработки: лазерная резка, сварка, термообработка (закалка, легирование), наплавка…термообработка (закалка, легирование), наплавка…

激光处理方法激光处理方法 :: 激光切割激光切割 ,, 焊接焊接 ,, 热处理热处理 (( 淬火淬火 ,, 合金化合金化 ),), 堆堆焊 焊 Лазерная резкаЛазерная резка

激光切割激光切割Преимущества:Преимущества:

优势优势 : : минимальное механическое воздействие, оказываемое на материал;минимальное механическое воздействие, оказываемое на материал; 施加于材料上最小的机械作用施加于材料上最小的机械作用 ;; широкий диапазон разрезаемых материалов (дерево, стекло, асбест, широкий диапазон разрезаемых материалов (дерево, стекло, асбест,

керамика, металл…);керамика, металл…); 切割材料范围广切割材料范围广 (( 木材木材 ,, 玻璃玻璃 ,, 石棉石棉 ,, 陶瓷陶瓷 ,, 金属金属 ) ) возможность осуществления резки по сложному контуру при минимальной возможность осуществления резки по сложному контуру при минимальной

ширине реза, что приводит к значительной экономии разрезаемого ширине реза, что приводит к значительной экономии разрезаемого материала.материала.

在最小切割宽度内切割复杂外形的可能性，实现切割材料的大量节省在最小切割宽度内切割复杂外形的可能性，实现切割材料的大量节省Технология нашла применение при производстве разбрасывателей Технология нашла применение при производстве разбрасывателей

удобрений («Бобруйскагромаш»), корпусных деталей («Опытный мех. завод удобрений («Бобруйскагромаш»), корпусных деталей («Опытный мех. завод Белбыта»), рекламных щитов («Славнефть-старт») и др.Белбыта»), рекламных щитов («Славнефть-старт») и др.

该技术应用在撒肥机（博布鲁伊斯克格拉马士），外壳机件（该技术应用在撒肥机（博布鲁伊斯克格拉马士），外壳机件（ 试验技术工厂试验技术工厂 -- 别乐倍达），别乐倍达），广告牌（斯拉夫石油广告牌（斯拉夫石油 -- 启动）等的生产制作方面。启动）等的生产制作方面。

Может использоваться для фасонной резки труб, изготовления Может использоваться для фасонной резки труб, изготовления штамповочных форм для производства картонной упаковки и т.п.штамповочных форм для производства картонной упаковки и т.п.

可使用在管的异形切割，硬纸包装盒生产的冲压模型制造等方面。可使用在管的异形切割，硬纸包装盒生产的冲压模型制造等方面。

33

Лазерная сваркаЛазерная сварка 激光焊接激光焊接Преимущества:Преимущества: 优点优点

высокое качество получаемых сварных соединений;высокое качество получаемых сварных соединений; 高品质焊接缝隙；高品质焊接缝隙； прочность швов близка к прочности основного материала;прочность швов близка к прочности основного материала; 焊缝强度接近基本材料的强度；焊缝强度接近基本材料的强度； минимальное коробление сварных узлов и конструкций;минимальное коробление сварных узлов и конструкций; 最低程度焊接点和构造的耗损及变形；最低程度焊接点和构造的耗损及变形； возможность надежного соединения трудносвариваемых возможность надежного соединения трудносвариваемых

традиционными методами материалов;традиционными методами материалов; 传统方法难焊接材料的牢固焊接潜力传统方法难焊接材料的牢固焊接潜力 простота организации защиты места сварки от вредного воздействия простота организации защиты места сварки от вредного воздействия

на металл окружающего воздуха.на металл окружающего воздуха. 抵抗周围空气对金属有害作用的简单焊接部位保护结构抵抗周围空气对金属有害作用的简单焊接部位保护结构

Технология была апробирована применительно к:Технология была апробирована применительно к:

该技术经验证应用于： 该技术经验证应用于： изготовлению сегментных отрезных алмазных кругов;изготовлению сегментных отрезных алмазных кругов; 制造弧形切割用的金刚石砂轮制造弧形切割用的金刚石砂轮 креплению твердосплавных расклинивающих пластин к полотну пил креплению твердосплавных расклинивающих пластин к полотну пил

для резки древесины;для резки древесины; 紧固硬分料板和木材切割的锯片紧固硬分料板和木材切割的锯片 изготовлению биметаллических фрез из разнородных сталей Р6М5-изготовлению биметаллических фрез из разнородных сталей Р6М5-

9ХС;9ХС; 制造异种钢双金属片制造异种钢双金属片 Р6М5-9ХСР6М5-9ХС изготовлению корпуса датчика давления воды и электромагнитного изготовлению корпуса датчика давления воды и электромагнитного

клапана автомобиля «ВАЗ».клапана автомобиля «ВАЗ». 制造水压传感器体和汽车电磁阀制造水压传感器体和汽车电磁阀《《伏尔加汽车厂伏尔加汽车厂》》

44

Лазерная сварка отрезных алмазных сегментных кругов切割用金刚石弧形砂轮的激光焊接

Алмазные отрезные сегментные круги – один из эффективнейших инструментов для резки мрамора, гранита, бетона, железобетона, асфальта, и т.д. 金刚石切割弧形砂轮– 是对大理石，花岗岩，混凝土，钢筋混凝土，沥青等的最有效的切割工具之一

Преимущество лазерной сварки:激光焊接优点•Отсутствие деформации корпусов пил и минимальная зона термического влияния•不存在锯的变形和温度影响的最小范围•Инструмент может работать без использования охлаждающих сред•仪器运转可以不使用冷却剂•Широкий спектр используемых связок (на основе Ni, Co, Fe, Сu и др., разработанных в РБ и СНГ)•使用的粘合剂范围广（基本有在白俄和独联体国家加工的 Ni, Co, Fe, Сu 等，）•Высокая производительность и стабильность геометрических характеристик•高效性和几何特征的稳定性

55

Лазерная термообработкаЛазерная термообработка((закалказакалка,, легирование)легирование)

激光热处理（淬火，合金化）激光热处理（淬火，合金化）Лазерная термообработка основана на использовании тепла, генерируемого Лазерная термообработка основана на использовании тепла, генерируемого

на поверхности материала при поглощении им лазерного луча. Метод лазерной на поверхности материала при поглощении им лазерного луча. Метод лазерной обработки обладает рядом достоинств: высокая локальность упрочнения (что дает обработки обладает рядом достоинств: высокая локальность упрочнения (что дает значительную экономию), отсутствие необходимости применения охлаждающих сред, значительную экономию), отсутствие необходимости применения охлаждающих сред, возможность использования в качестве финишной операции вследствие отсутствия возможность использования в качестве финишной операции вследствие отсутствия опасности коробления, большие возможности автоматизации процесса и другие. опасности коробления, большие возможности автоматизации процесса и другие.

激光热处理基于使用在吸收激光的条件下材料表面受激发射的 热能，激光加工激光热处理基于使用在吸收激光的条件下材料表面受激发射的 热能，激光加工方法具有一系列优点：强化处理的高局限性（极大地节省）不必要一定使用冷却剂，方法具有一系列优点：强化处理的高局限性（极大地节省）不必要一定使用冷却剂，不存在皱损危险性制约，可用于最后的加工步骤，自动化等方面的极大的潜力。不存在皱损危险性制约，可用于最后的加工步骤，自动化等方面的极大的潜力。

Лазерная технология упрочнения применима к весьма широкой Лазерная технология упрочнения применима к весьма широкой номенклатуре деталей. В ФТИ НАН Беларуси, например, разработана технология номенклатуре деталей. В ФТИ НАН Беларуси, например, разработана технология лазерной закалки деталей подвески (кронштейны, проушины) заднего моста лазерной закалки деталей подвески (кронштейны, проушины) заднего моста автомобиля МАЗ 6422, что позволяет повысить их долговечность в 3 раза. автомобиля МАЗ 6422, что позволяет повысить их долговечность в 3 раза. Применительно к деталям типа «вал-золотник» (Борисовский завод Применительно к деталям типа «вал-золотник» (Борисовский завод «Автогидроусилитель»), достигаемая твердость на рабочих шейках составляет 60 ед. «Автогидроусилитель»), достигаемая твердость на рабочих шейках составляет 60 ед. HRCHRC при общей твердости всей детали 40 ед. при общей твердости всей детали 40 ед. HRCHRC. и т.д. . и т.д.

硬化激光技术极为广泛的适用于各种机件。比如白俄罗斯国家科学院物理技术硬化激光技术极为广泛的适用于各种机件。比如白俄罗斯国家科学院物理技术研究所研制的，激光淬火技术加工明斯克汽车厂玛兹研究所研制的，激光淬火技术加工明斯克汽车厂玛兹 64226422 汽车后桥悬架零件（安装汽车后桥悬架零件（安装座，钩环），使其耐用度提高了座，钩环），使其耐用度提高了 33 倍。也适用于倍。也适用于《《轴阀芯轴阀芯》》（鲍里索夫工厂（鲍里索夫工厂《《汽车液汽车液压增强器压增强器》》），使其硬度由普通零件的），使其硬度由普通零件的 4040个单位的个单位的 HRCHRC增加到增加到 6060个单位的个单位的 HRC.HRC.

66

Перспективно использование лазерного упрочнения в Перспективно использование лазерного упрочнения в инструментальном производствеинструментальном производстве. Так, упрочнение режущего и . Так, упрочнение режущего и холодновысадочного инструмента, деталей прессоштамповой оснастки холодновысадочного инструмента, деталей прессоштамповой оснастки позволяет повысить их стойкость в 3-5 и более раз. Технология позволяет повысить их стойкость в 3-5 и более раз. Технология апробирована на БелОМО, ОАО «Мотовело», КЗТШ, Борисовский з-д апробирована на БелОМО, ОАО «Мотовело», КЗТШ, Борисовский з-д «Автогидроусилитель» и др. Эффект в 1,6-3,0 раза наблюдается для «Автогидроусилитель» и др. Эффект в 1,6-3,0 раза наблюдается для металло- и дереворежущего инструмента, в том числе оснащенного металло- и дереворежущего инструмента, в том числе оснащенного твердосплавными вставками.твердосплавными вставками.

激光强化技术在工具制造领域的应用前景。如强化切削和冷镦工具，冲压设备的零件激光强化技术在工具制造领域的应用前景。如强化切削和冷镦工具，冲压设备的零件提高耐用度达提高耐用度达 3-53-5 倍以上。该技术已在白俄的倍以上。该技术已在白俄的 БелОМО, БелОМО, 《《摩托自行车摩托自行车》》，， КЗТШКЗТШ ，，鲍里索夫工厂鲍里索夫工厂《《汽车液压助力器汽车液压助力器》》等地得到批准。对金属和木材切削工具的有效率达等地得到批准。对金属和木材切削工具的有效率达 1.6-1.6-3.03.0 倍，包括硬质合金刀片装备。倍，包括硬质合金刀片装备。

В институте разработан В институте разработан процесс легированияпроцесс легирования ковочных ковочных штампов из стали 5ХНМ, долговечность которых при этом возрастает в штампов из стали 5ХНМ, долговечность которых при этом возрастает в 3-4 раза. Метод лазерного легирования позволяет получать на сталях и 3-4 раза. Метод лазерного легирования позволяет получать на сталях и титановых сплавах слои с твердостью 68-70 ед. титановых сплавах слои с твердостью 68-70 ед. HRCHRC, а на сплавах , а на сплавах алюминия - слои с твердостью до 25-30 ед. алюминия - слои с твердостью до 25-30 ед. HRCHRC. Эффективно для таких . Эффективно для таких деталей как ножи кормоуборочных машин (ПО «Гомсельмаш»), резцы деталей как ножи кормоуборочных машин (ПО «Гомсельмаш»), резцы горнопроходческих комбайнов (ПО «Беларуськалий») и др.горнопроходческих комбайнов (ПО «Беларуськалий») и др.

在所里加工钢在所里加工钢 5ХНМ5ХНМ 锻造冲压的炼制过程，耐久度提高了锻造冲压的炼制过程，耐久度提高了 3-43-4 倍。使用激光炼制方倍。使用激光炼制方法得到的钢层和钛合金层的硬度是法得到的钢层和钛合金层的硬度是 68-70HRC,68-70HRC, 铝合金层的硬度达铝合金层的硬度达 25-30HRC.25-30HRC. 对于饲料对于饲料清除机清除机 ((ПО «ГомсельмашПО «Гомсельмаш),), 联合采矿机刀具（白俄钾）等机件同样有效果。联合采矿机刀具（白俄钾）等机件同样有效果。

77

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ БЫСТРОИЗНАШИВАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ

РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА АВТОМОБИЛЕЙ汽车方向盘装置快速磨损零件的激光硬化技术和设备

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 激光强化加工技术广泛应用于有限耐磨性和抗疲劳性的机件，特别是因复杂零件结构和严重皱损可能性而很难用别的方法淬火。 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. 该技术使用在高速加热表层，加热到合金的熔解温度，随后用金属散热和辅助冷却面高速冷却。

88

Совместными усилиями специалистов ФТИ НАН Беларуси и РУПП «Борисовский завод Автогидроусилитель» в период с 2004 г. по 2006 г.

в рамках задания 2.25. ГНТП «Технологии»: 白俄罗斯国家科学院物理技术研究所和 РУПП 的专家合作《鲍里索夫工厂《汽车液压增强器 》

在国家科技部技术任务 2.25框架下，周期从 2004年到 2006 年》

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 60-62 HRC для стали типа 40Х и аналогичных. 方向操纵装置的 5 种易磨损零件的激光强化技术的研发和应用。基本解决方案优势：只是对《轴阀芯》《外部环》等给予局部区域强化，减轻后续机械加工和成型。对钢40X 及类似物在深达 1毫米的强化层达到最大 60-62HRC 。

99

На заводе «Автогидроусилитель» создан современный технологический участок лазерного упрочнения быстроизнашивающихся деталей гидроусилителя руля

мощностью до 150 тыс. деталей в год.在鲍里索夫工厂《汽车液压增强器》，建立了年产达 15万件的方向操纵液压增强

易磨损零件的激光强化的现代技术区。

1010

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 453461.103, ШНКФ 453461.200, ШНКФ 453461.400, ШНКФ 453461.420). 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.鲍里索夫《汽车液压增强器》工厂巩固了其在俄罗斯市场上的位置。零件表面局部强化技术的应用使该企业开发掌握整体式方向控制现代机械装置的生产。（ SHNKF 453461,103 ， SHNKF 453461,200 ， SHNKF 453461,400 ， SHNKF 453461.420 ）在指定期限内生产和出口了约二十万古罗夫机械装置，总值约六百亿白俄卢布用于嘎斯，卡玛斯，玛兹等汽车的装配。

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.实际意义评价表明，研发技术的引用可提高生产技能和技术水平，将机件和整个方向控制机械装置寿命提高两倍和更高。Экономический эффект от внедрения лазерной технологии упрочнения составил 1.8 млрд. руб. РБ, окупаемость затраченных бюджетных средств составила 125 раз.激光强化技术引入带来的经济效益为 18亿白俄卢布。花费预算资金的投资回报率为125倍。

1111

ЛАЗЕРНОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ С/Х МАШИН

农用机械工作装置激光变性处理

Диск бороны 耙盘

Ножи кормоуборочного комбайна «Ягуар» 饲料收割康拜因刀具《亚古阿尔》

Лазерное модифицирование рабочей поверхности диска бороны 耙盘工作面激光变性处理

1212

Полевые испытания сегментных ножей

для уборки кукурузы ПКК-02

玉米收割用 PKK-02 分段刀刃田间试验

Полевые испытания сегментных ножей к кукурузной жатке

CHAMPION 360玉米收割机 CHAMPION 360 分段刀刃田间试验

1313

Полевые испытания ножей для дообрезки ботвы植物修剪切割刀具田间试验

Высокое качество дообрезки ботвы с использованием упрочненных ножей 应用强化处理后刀刃高效修剪切割

1414

Лазерная наплавкаЛазерная наплавка激光堆焊激光堆焊

По сравнению с традиционными методами лазерная наплавка По сравнению с традиционными методами лазерная наплавка обеспечивает минимальную зону термического влияния, значительное обеспечивает минимальную зону термического влияния, значительное снижение остаточных деформаций в детали, минимальное перемешивание снижение остаточных деформаций в детали, минимальное перемешивание наплавляемого материала с материалом основы и т.п. наплавляемого материала с материалом основы и т.п.

与传统方法相比激光堆焊保障最小的热作用区与传统方法相比激光堆焊保障最小的热作用区 ,, 可极大降低机件的残余应可极大降低机件的残余应变变 ,,并需最小程度焊接材料与基体的混合搅拌并需最小程度焊接材料与基体的混合搅拌 ..

В ФТИ НАН Беларуси разработаны и внедрены технологические В ФТИ НАН Беларуси разработаны и внедрены технологические процессы по восстановлению стальных деталей, из титановых, алюминиевых процессы по восстановлению стальных деталей, из титановых, алюминиевых и медных сплавов. Технология прошла апробацию в производстве и медных сплавов. Технология прошла апробацию в производстве авиаремонтного завода № 407 ГА, для литейной и штамповой оснастки на авиаремонтного завода № 407 ГА, для литейной и штамповой оснастки на БелОМО, ЗАО «Атлант» и др.БелОМО, ЗАО «Атлант» и др.

在白俄罗斯国家科学院物理技术研究所研制和引进了肽在白俄罗斯国家科学院物理技术研究所研制和引进了肽、、铝和铜合金钢机铝和铜合金钢机件还原的技术工艺流程件还原的技术工艺流程 .. 工艺在№工艺在№ 407407 民用航空飞机修理厂生产中得到确认民用航空飞机修理厂生产中得到确认 ,,并在白俄罗斯光学机械协会并在白俄罗斯光学机械协会 ((BELOMOBELOMO)) ，闭股公司，闭股公司《《 ATLANTATLANT 》》和其他机和其他机构里用于处理铸造和模压设备构里用于处理铸造和模压设备 ..

1515

Восстановление и упрочнение точных матриц, штампов и прессформ精密型模、模具和压模的还原和强化

Изношенный профиль фильер литья уплотнителя холодильника制冷装置填充压实铸件磨损面

Формы литья газовой горелки и горлышка бутылки ПЭТ после лазерной наплавки

激光堆焊后的气燃烧器铸件模型和聚酯瓶颈

1616

Упрочнение и восстановление деталей машин с использованием лазерного излучения

运用激光射线还原与强化机件

Широкий спектр деталей, подвергаемых

лазерной обработке可激光处理元件范围广

Резцы РКС-1 горнопроходческого

комбайна采矿掘进康拜因刀具

RKS-1

Коленвал дизель-локомотива

内燃机车曲轴

Прессо-штамповая оснастка и инструмент冲压塑模设备与工具

Восстановленные шлицы

还原性套齿

1717

ЛАЗЕРНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ激光技术设备

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). 从 1995年到现在激光技术领域实验室成立了 9个生产单位 ,其中 : 6个 – 在白俄罗斯 , 2个 – 在俄罗斯 ( 新利佩茨克钢铁公司 -NMLK, 里 别茨克城； 3-D « 吉德拉曼达示 » 莫斯科区谢俩吉奥城， ) ， 1 个 - 在乌克兰（ KKBK ，奥布好夫城）。 На минском авиаремонтном заводе № 407 ГА в 1994-1995 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. 在明斯克№ 407民用航空飞机修理厂于 1994-1995年在基础生产中建立了激光处理区。并在过去的一年里整个飞机场 TU-134( 大约 900 台 ) 用我们的技术进行了处理和翻修。 Переданная для использования технология лазерного упрочнения ряда деталей из титановых сплавов советского космического челнока «Буран» позволила повысить их срок службы на два порядка.一系列前苏联宇航梭心 « 布朗 »钛合金机件激光强化技术的应用移交将能使其使用寿命提高两倍。

1818

Технологический комплекс лазерно-плазменной резки激光等离子切割技术工艺系统

1919

Спасибо за Спасибо за вниманиевнимание!!

感谢关注感谢关注 !!

Физико-технический институт白俄罗斯国家科学院物理技术研究所НАН Беларуси

ул. Купревича, 10库普列维奇街 ,10 号

220141 Минск220141 明斯克

Тел./ факс: 263 76 93电话 / 传真 : 263 76 93

e-mail: phti-dir@tut.by电子邮箱 : phti-dir@tut.by