В настоящее время развитие машиностроения зависит от разработок эффективных технологий, которые позволяют повысить надежность работы как машин, так и технологического оборудования. Для повышения износостойкости деталей машин необходимо в первую очередь улучшить их эксплуатационные показатели, а именно изменить микроструктуру и увеличить твердость поверхностного слоя.
В РФ имеется многочисленное количество производственных направлений, которые находятся на стадии усовершенствования и способствуют экономическому развитию страны. Большую популярность на производственных и ремонтных участках получило направление изготовления механизмов с зубчатыми передачами.
Технология изготовления зубчатых колес состоит из механической и термической обработки (ТО). Традиционные методы термообработки, такие как объемная закалка в печах, химико-термическая обработка (ХТО), закалка токами высокой частоты (ТВЧ) и лазерная закалка, являются экологически небезопасными и вредными. Также возможно появление термических микротрещин и их последующее развитие, обезуглероживание и окисление поверхностного слоя, неравномерная твердость по сечению, сложности в финишной обработке хонингованием и шлифованием [6].
Объемная закалка в печах позволяет получить только общую прочность, когда необходимо упрочнение и зубчатых профилей. Процесс закалки ТВЧ приводит к хрупкости и короблению зубьев, особенно с маленьким модулем. При ХТО имеются ограничения по массе и размерам зубчатых колес, также процесс ХТО позволяет получить небольшую толщину упрочненного слоя детали по сравнению с другими видами ТО. Процесс ХТО длительный и дорогостоящий, в основном применяется в условиях крупносерийного и массового производства.
В процессе лазерной закалки в металле не всегда успевают произойти диффузионные процессы, и структура остается неравномерной, что отрицательно сказывается на показателях прочности и твердости. Поэтому заготовки подвергают предварительной термической обработке с целью получения более равномерной и дисперсной структуры. При этом в процессе лазерной закалки проявляется структурная наследственность: под воздействием лазерного излучения происходит восстановление структуры предварительно закаленной стали и последующее повторное закаливание. Отсюда следует, что для получения наилучших механических свойств закаленной стали желательно проводить предварительную термообработку для нормализации структуры, а также что технология лазерной закалки позволяет упрочнять зубчатые колеса с модулем от 5мм [7].