Studija o kontroli pukotina laserskog oblaganja Ni60 legure

Lasersko oblaganje je tehnologija koja koristi visokoenergetsku lasersku zraku kao izvor topline za topljenje i skrućivanje materijala punila obloženog na površini supstrata, stvarajući metaluršku vezu između to dvoje, a zatim poboljšavajući njegova površinska svojstva. U usporedbi s drugim tehnologijama površinskog ojačavanja, lasersko oblaganje ima niz prednosti kao što su brza brzina hlađenja, jednostavno metalurško spajanje između premaza i podloge, mala zona utjecaja topline, niska stopa razrjeđivanja, mala deformacija podloge, jednostavna automatizacija i nema zagađenja. Stoga tehnologija ima široke izglede za primjenu u zrakoplovnoj industriji, rudarskim strojevima, petrokemijskoj, automobilskoj, brodskoj, elektroenergetskoj, željezničkoj i drugim industrijama.

Međutim, lasersko oblaganje je brz proces zagrijavanja i hlađenja. Temperaturni gradijent podloge i sloja obloge, neravnomjerna raspodjela tvrde faze u sloju obloge i razlika u fizičkim svojstvima između sloja obloge i materijala matrice imat će određeni utjecaj na stabilnost dimenzija i mehanička svojstva sloja obloge. , što će dovesti do pokretanja i širenja pukotina. Stvaranje pukotina u sloju obloge ima veliki utjecaj na životni vijek dijelova, što je hitan problem koji treba riješiti u industrijskoj primjeni tehnologije laserske obloge.

Lasersko plakiranje je proces brzog zagrijavanja i hlađenja te složena metalurška reakcija. Trenutačno se istraživanje pukotina sloja obloge uglavnom fokusira na jednu metodu kontrole, a postoji nedostatak sustavnih istraživanja. U ovoj studiji sloj obloge od legure Ni60 pripremljen je na površini čelika 42CrMo tehnologijom prethodno postavljenog praškastog laserskog obloga. Najprije je analiziran mehanizam nastanka pukotine i osjetljivost na pukotine, a zatim je proučavan utjecaj različite snage lasera i temperature predgrijavanja na pukotinu, kako bi se pružila referenca za kontrolu pukotina legure na bazi nikla za lasersko oblaganje.

1. Ispitni materijal

U ovom ispitivanju, čelik od legure 42CrMo odabran je kao matrični materijal u ispitivanju laserskog oblaganja, a veličina okrugle ploče je Φ150 mm × 10 mm. Površinu čelika 42CrMo prije oblaganja laserom izbrusite brusnim papirom i očistite alkoholom i acetonom kako biste bili sigurni da na podlozi nema drugih nečistoća. Prah za oblaganje odabran je od legure Ni60, a veličina čestica bila je 53 ~ 150 μm. Kemijski sastav legure Ni60 prikazan je u tablici 1.

                                                                         Tablica 1. Kemijski sastav legure Ni60                                                 %

2. Metode ispitivanja

LWS-1000 Nd:YAG laser odabran je za lasersko oblaganje prethodnim nanošenjem praha i višestrukim postupkom. Parametri za pripremu uzorka su sljedeći: snaga lasera 270 ~ 300 W, brzina skeniranja 300 mm/min, temperatura predgrijavanja 170 ~ 270 stupnjeva, stopa preklapanja 50%. Nakon testiranja laserske obloge, Zeiss Stemi305 stereoskop je korišten za promatranje površinske morfologije sloja obloge. Pripremljeni obložni sloj izreže se na uzorak veličine 5 mm×10 mm×10 mm, a zatim se otopinom HCl+HNO3 volumnog omjera 3 ∶ 1 nagriza poprečni presjek poliranog obložnog sloja. Metalografski mikroskop Jiangnan MR5000 i pretražni elektronski mikroskop Regulus8230 korišteni su za promatranje mikrostrukture sloja obloge Ni60, a EDS je korišten za analizu raspodjele elemenata u blizini i bez pukotina u sloju obloge kvalitativno i kvantitativno. Za mjerenje mikrotvrdoće poprečnog presjeka sloja obloge korišten je VTD401 digitalni mikroVickersov mjerač tvrdoće. Opterećenje je bilo 50 g, a vrijeme zadržavanja 10 s. Faza je analizirana D/MAX2500VL/PC rendgenskim difraktometrom s rotirajućom metom.

1. Mikrostruktura sloja obloge uglavnom se sastoji od - (Fe, Ni), Fe0.64Ni0.36 i M23C6. Pukotine u ovom ispitivanju su u osnovi probojne pukotine, koje općenito potječu od površine sloja obloge i protežu se do spoja sloja obloge i matrice, a većina pukotina se izravno proteže kroz cijeli sloj obloge. Razlika u toplinskim svojstvima između matrice i sloja obloge, temperaturni gradijent i segregacija tvrde faze u sloju obloge imaju neke učinke na osjetljivost na pukotine.

2. S povećanjem snage lasera, očito je poboljšano otkazivanje pukotina u sloju obloge. Kada je snaga 290 W, postoji samo nekoliko pukotina u sloju obloge i dobra mehanička svojstva su zadržana. Kada se snaga dodatno poveća, stopa razrjeđivanja sloja obloge je prevelika, što rezultira smanjenjem njegove učinkovitosti.

3. S povećanjem temperature predgrijavanja, lom pukotina u sloju obloge postupno se smanjuje. Kada je temperatura predgrijavanja 270 stupnjeva, ostaje samo mali broj pukotina u sloju obloge, ali previsoka temperatura predgrijanja će uništiti performanse podloge i sloja obloge, tako da se ne provodi predgrijavanje na višoj temperaturi.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskog laserskog stroja za oblaganje, brzog laserskog stroja za oblaganje, stroja za lasersko kaljenje, stroja za lasersko zavarivanje i opreme za laserski 3D ispis. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inozemstvu. Ako ste zainteresirani za naše proizvode, kontaktirajte nas na bob@gshenglaser.com.