vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2023-68-3-208-219vestift-808Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYИнновационные технологии упрочнения внутренних поверхностей деталей подвески тяжелонагруженных машин методами лазерного и высокочастотного индукционного воздействияInnovative technologies for strengthening of internal surfaces of suspension parts of heavy-loaded machines by laser and high-frequency induction methodshttps://orcid.org/0000-0001-6927-8594ДевойноО. Г.DevoinoO. G.

Девойно Олег Георгиевич, доктор технических наук, профессор

пр. Независимости, 65, 220013, Минск

Oleg G. Devoino, Dr. Sci. (Engineering), Professor

65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk

plazteh@bntu.byВегераИ. И.VegeraI. I.

Вегера Иван Иванович, кандидат технических наук, доцент, начальник отдела

ул. Академика Купревича, 10, 220084, Минск

Ivan I. Vegera, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department

10, Akademician Kuprevich Str., 220084, Minsk

vegera@phti.byЗалесскийВ. Г.ZaleskiV. G.

Залесский Виталий Геннадьевич, доктор физико-математических наук, доцент, директор

ул. Академика Купревича, 10, 220084, Минск

Vitali G. Zaleski, Dr. Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Director

10, Akademician Kuprevich Str., 220084, Minsk

v.zalesski@phti.byРудыйВ. В.RudyV. V.

Рудый Виктор Викторович, кандидат технических наук, главный технолог

ул. 40 лет Октября, 4, 222161, Жодино, Минская область

Viktor V. Rudy, Cand. Sci. (Engineering), Chief Technologist

4, 40 let Octyabrya Str., 222161, Zhodino, Minsk Region

viktor.rudy@gmail.comЖарскийВ. В.ZharskyV. V.

Жарский Владимир Владимирович, доктор технических наук, главный технолог

ул. Монтажников, 5, 220019, Минск

Vladimir V. Zharsky, Dr. Sci. (Engineering), Chief Technologist

5, Montazhnikov Str., 220019, Minsk

Белорусский национальный технический университетBelarusian National Technical UniversityФизико-технический институт Национальной академии наук БеларусиPhysical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of BelarusОАО «БЕЛАЗ» – управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ»JSC “BELAZ” – the Management Company of the Holding “BELAZ-HOLDING”ООО «Рухсервомотор»“Ruchservomotor” LLC202303102023683208219Copyright © Девойно О.Г., Вегера И.И., Залесский В.Г., Рудый В.В., Жарский В.В., 20232023Девойно О.Г., Вегера И.И., Залесский В.Г., Рудый В.В., Жарский В.В.Devoino O.G., Vegera I.I., Zaleski V.G., Rudy V.V., Zharsky V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/808

Представлен анализ мирового опыта в области исследований и применения инновационных методов поверхностного упрочнения деталей машиностроения с помощью лазерного и высокочастотного индукционного нагрева. Доказана актуальность применения методов лазерного и индукционного упрочнения для внутренних поверхностей тяжелонагруженных деталей карьерной техники. Представлены результаты моделирования и расчета тепловых и электромагнитных полей при воздействии внешнего электромагнитного поля и пучков лазерного излучения. Описана оригинальная конструкция комплекса оборудования для обработки внутренних поверхностей деталей подвески внешним электромагнитным полем. Показаны оптимальные конструкции индукторов с магнитопроводами из различных материалов. Приведены исследования структуры и свойств, получаемых на внутренних поверхностях тяжелонагруженных деталей подвески автомобилей семейства БелАЗ, которые обработаны по оптимальным режимам поверхностного индукционного воздействия. Описана разработанная оригинальная технология лазерного поверхностного упрочнения, позволяющая повысить износостойкость тяжелонагруженных деталей. Приведены данные по внедрению результатов исследований на ОАО «БЕЛАЗ» – управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» для обработки широкой номенклатуры тяжелонагруженных деталей подвески.

In the article innovative methods of surface hardening of internal surfaces of machine parts by laser and highfrequency induction heating are presented. The relevance of applying the methods of laser and induction hardening for the internal surfaces of heavily loaded parts of quarry equipment is proved. The results of modeling and calculation of thermal and electromagnetic fields under the influence of an external electromagnetic field and laser radiation beams are presented. The original design of a complex of equipment for processing the internal surfaces of suspension parts by external electromagnetic field is described. The optimal designs of inductors with magnetic circuits made of various materials are shown. The study of the structure and properties obtained on the internal surfaces of heavily loaded suspension parts of cars, line of the BelAZ company, treated according to the optimal modes of surface induction exposure is given. The developed original technology and equipment of laser surface hardening, which makes it possible to increase the wear resistance of heavily loaded parts, is described. Data on the implementation of research results at JSC “BELAZ” – the Management Company of the Holding “BELAZ-HOLDING” for processing a wide range of heavily loaded suspension parts are given.

индукционный нагревлазерная закалкакомплекс поверхностного упрочненияиндуктормагнитомягкий материалмикроструктурафизико-механические свойстваinduction heatinglaser hardeningsurface hardening complexinductorsoft magnetic materialmicrostructurephysical and mechanical propertiesReferencesОбработка изделий машиностроения с применением индукционного нагрева / А. И. Гордиенко [и др.]. – Минск: Беларус. навука, 2009. – 287 с.Gordienko A. I., Gurchenko P. S., Mikhlyuk A. I., Vegera I. I. Processing of Mechanical Engineering Products Using Induction Heating. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2009. 287 p. (in Russian).Структура и свойства износостойких покрытий: монография / П. А. Витязь [и др.]; под общ. ред. П. А. Витязя. – Минск: БГАТУ, 2006. – 327 с.Vityaz’ P. A., Kozhuro L. M., Il’yushchenko A. F., Devoino O. G., Kardapolova M. A. Structure and Properties of Wear-Resistant Coatings. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University, 2006. 327 p. (in Russian).Инженерия поверхностей конструкционных материалов с использованием плазменных и пучковых технологий / А. В. Белый [и др.]. – Минск: Белорус. наука, 2017. – 457 с.Belyi A. V., Kalinichenko A. S., Devoino O. G., Kukareko V. A. Surface Engineering of Structural Materials Using Plasma and Beam Technologies. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2017. 457 p. (in Russian).Слухоцкий, А. Е. Индукторы для индукционного нагрева / А. Е. Слухоцкий, С. Е. Рыскин. – Л.: Энергия, 1974. – 264 с.Slukhotskii A. E., Ryskin S. E. Inductors for Induction Heating. Leningrad, Energiya Publ., 1974. 264 p. (in Russian).Николаев, Е. Н. Термическая обработка металлов токами высокой частоты / Е. Н. Николаев, И. М. Коротин. – М.: Высш. шк., 1977. – 207 с.Nikolaev E. N., Korotin I. M. Heat Treatment of Metals with High Frequency Currents. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1977. 207 p. (in Russian).Особенности технологии нагрева при индукционной термообработке внешним электромагнитным полем / И. И. Вегера [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2020. – № 1. – С. 54–61. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-1-54-61Vegera I. I., Zizika A. V., Tsykunou P. Y., Yakovich V. M. Features of heating technology at inductionthermal processing with external electromagnetic field. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2020, vol. 65, no. 1, pp. 54–61 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-1-54-61Специальные магнитные материалы и практика их применения при высокочастотном индукционном нагреве / А. К. Вечер [и др.] // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 2 кн. / редкол.: В. Г. Залесский [и др.]. – Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2021. – Кн. 2: Электротехнологии. – С. 59–72.Vecher A. K., Govor G. A., Demidenko O. F., Vegera I. I., Ziziko A. V. Special magnetic materials and the practice of their application in high-frequency induction heating. Zalesskii V. G. et al., eds. Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sbornik nauchnykh trudov. Kniga 2: Elektrotekhnologii [Modern Methods and Technologies of Creation and Processing of Materials: A Collection of Scientific Papers. Book 2: Electrical Technologies]. Minsk, Physical- Technical Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, 2021, pp. 59–72 (in Russian).Перспективные материалы и технологии / под общ. ред. В. В. Рубаника. – Минск: Изд. центр БГУ, 2021. – Гл. 43: Моделирование, расчет и разработка процессов высокочастотной термообработки шлицевых поверхностей. – С. 638–652.Rubanik V. V. (ed.). Promising Materials and Technologies. Chapter 43: Modeling, Calculation and Development of Processes of High-Frequency Heat Treatment of Spline Surfaces. Minsk, BSU Publishing Center, 2021, pp. 638–652 (in Russian).Effect of laser-discrete-quenching on bonding properties of electroplated grinding wheel with AISI 1045 steel substrate and nickel bond / Cong Mao [et al.] // Chin. J. Aeronautics. – 2021. – Vol. 34, iss. 6. – P. 79–89. https://doi.org/10.1016/j.cja.2020.09.010Mao Cong, Cai Peihao, Hu Yongle, Zhong Yujie, Wei Jishuang, Bi Zhuming, Jiang Yifeng [et al.]. Effect of laser- discrete-quenching on bonding properties of electroplated grinding wheel with AISI 1045 steel substrate and nickel bond. Chinese Journal of Aeronautics, 2021, vol. 34, iss. 6, pp. 79–89. https://doi.org/10.1016/j.cja.2020.09.010Sensitivity Analysis of Laser Quenching Parameters of ASTM 1045 of Disk Laser Based on Response Surface Method / Zhibin Yu [et al.] // Met. Mater. Int. – 2019. – Vol. 27, iss. 5. – P. 1236–1251. https://doi.org/10.1007/s12540-019-00437-6Yu Zhibin, Li Chang, Chen Zhengwei, Li Yunfei, Han Xing. Sensitivity Analysis of Laser Quenching Parameters of ASTM 1045 of Disk Laser Based on Response Surface Method. Metals and Materials International, 2019, vol. 27, iss. 5, pp. 1236–1251. https://doi.org/10.1007/s12540-019-00437-6Hung, T.-P. Investigation of Surface Residual Stress for Medium Carbon Steel Quenched by YAG Laser with Extended Cycloidal Motion / T.-P. Hung, H.-A. Tsai, A.-D. Lin // Metals. – 2022. – Vol. 12, iss. 11. – Art. ID 1903. https://doi.org/10.3390/met12111903Hung T.-P., Tsai H.-A., Lin A.-D. Investigation of Surface Residual Stress for Medium Carbon Steel Quenched by YAG Laser with Extended Cycloidal Motion. Metals, 2022, vol. 12, iss. 11, art. ID 1903. https://doi.org/10.3390/met12111903.Девойно, О. Г. Моделирование поверхностной закалки с использованием сканирующего оптоволоконного лазера / О. Г. Девойно, В. В. Жарский, А. П. Пилипчук // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2018. – Т. 63, № 4. – С. 435–443. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-4-435-443Devoino O. G., Zarski V. V., Pilipchuk A. P. Simulation of surface hardening using a fiber-optic laserscanning. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Scien- ces of Belarus. Physical-technical series, 2018, vol. 63, no. 4, pp. 435–443 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-4-435-443

The authors declare that there are no conflicts of interest present.