O projekcie
Opracowana w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój technologia łączy dwa najnowocześniejsze obecnie procesy laserowej obróbki powierzchniowej, tj. napawania laserowego i stopowania laserowego, dodatkowo prowadzonych w warunkach kriogenicznych, przez co możliwe jest wykonywanie warstw wierzchnich nanostrukturalnych o zwiększonej odporności na zużycie ścierne i erozyjne metal-metal i metal-ceramika, przy jednoczesnym maksymalnym ograniczaniu wprowadzania ciepła do elementu obrabianego. Prowadzenie procesu w taki sposób pozwala na obróbkę elementów o małych gabarytach z materiałów ze skłonnością do odpuszczania (np. stale Hardox) i wrażliwych na odkształcenia (np. elementy przekładni zębatych). Połączenie bardzo szybkiego odprowadzania ciepła wraz z chemiczną modyfikacją składu warstw wierzchnich poprzez materiał dodatkowy i/lub aktywną atmosferę gazową skutkuje uzyskiwaniem własności nieosiągalnych dla konwencjonalnych metod obróbki.
Proces jest prowadzony na stanowisku opartym o 6-cio osiowy manipulator przez co możliwa jest obróbka szerokiego wachlarza detali o zróżnicowanych gabarytach i geometriach. Jako źródło energii zastosowany został nowoczesny laser włóknowy o mocy 3kW. Opracowana przez Progresję głowica procesowa umożliwia prowadzenie obróbki w precyzyjny i powtarzalny sposób w dwóch wariantach: z materiałem dodatkowym oraz bez. Cały układ doposażony został dodatkowo w system miejscowego, kontrolowanego schładzania obszaru obróbki do temperatur kriogenicznych.
Obróbka z materiałem dodatkowym umożliwia regenerację i wytwarzanie nowych elementów od których wymagana jest wysoka odporność na zużycie ścierne i erozję. Możliwa jest odbudowa kształtu i wykonywanie wielościegowych warstw na wybranych powierzchniach. Wariant obróbki bez materiału dodatkowego, jedynie przez wykorzystanie aktywnej atmosfery gazowej i szybkiego chłodzenia w warunkach kriogenicznych stanowi idealne rozwiązanie do modyfikowania własności elementów po wykańczającej obróbce skrawaniem. Obróbka hybrydowa kriogeniczna umożliwia obróbkę elementów przekładni zębatych bez zmiany ich geometrii po procesie i umożliwia poprawę własności elementów nawet o 100%.
Skuteczność opracowanej technologii potwierdzają przeprowadzone kompleksowe badania przemysłowe, obejmujące badania strukturalne i własności użytkowych uzyskanych warstw. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że wymuszone schładzanie obszaru warstwy wierzchniej prowadzi do korzystnych przemian fazowych w materiale, uzyskana struktura jest drobnoziarnista z występującymi w osnowie nanowydzieleniami.
Powoduje to korzystniejszy rozkład naprężeń w warstwach o bardzo wysokiej twardości (przekraczającej 1000 HV), przez co cechują się zwiększoną odpornością na obciążenia o charakterze udarowym. Uzyskanie tak wysokich twardości, nawet przy napoinie jednowarstwowej jest możliwe przez osiągnięcie minimalnego udziału materiału rodzimego w napoinie, nawet poniżej 2% (~10% dla konwencjonalnego napawania laserowego, ~30% dla napawania GMA).
