Laserbeklædning er en teknologi, der bruger højenergilaserstråler som varmekilde til at smelte og størkne fyldmaterialet, der er coatet på overfladen af substratet, og danner en metallurgisk binding mellem de to og derefter forbedrer dets overfladeegenskaber. Sammenlignet med andre overfladeforstærkende teknologier har laserbeklædning en række fordele såsom hurtig afkølingshastighed, let metallurgisk binding mellem belægning og substrat, lille varmepåvirket zone, lav fortyndingshastighed, lille deformation af substrat, nem automatisering og ingen forurening. Derfor har teknologien brede anvendelsesmuligheder inden for rumfart, minemaskiner, petrokemiske, bil-, skibs-, el-, jernbane- og andre industrier.
Laserbeklædning er dog en hurtig opvarmnings- og afkølingsproces. Temperaturgradienten af underlaget og beklædningslaget, den ujævne fordeling af hård fase i beklædningslaget og forskellen i fysiske egenskaber mellem beklædningslaget og matrixmaterialet vil have en vis indflydelse på beklædningslagets dimensionsstabilitet og mekaniske egenskaber. , hvilket vil føre til initiering og udbredelse af revner. Dannelsen af revner i beklædningslaget har stor indflydelse på delenes levetid, hvilket er et presserende problem, der skal løses i den industrielle anvendelse af laserbeklædningsteknologi.
Laserbeklædning er en proces med hurtig opvarmning og afkøling og kompleks metallurgisk reaktion. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen i revnen af beklædningslag hovedsageligt på en enkelt bekæmpelsesmetode, og der mangler systematisk forskning. I denne undersøgelse blev Ni60 legeringsbeklædningslag forberedt på 42CrMo ståloverflade ved forudlagt pulverlaserbeklædningsteknologi. Først blev revnedannelsesmekanismen og revnefølsomheden analyseret, og derefter blev indflydelsen af forskellig lasereffekt og forvarmningstemperatur på revne undersøgt for at give reference til revnekontrol af laserbeklædning Ni-baseret legering.
Test materialer og metoder
1. Testmateriale
I denne test er 42CrMo legeret stål valgt som matrixmateriale i laserbeklædningstesten, og den runde pladestørrelse er Φ150 mm×10 mm. Slib 42CrMo ståloverfladen med sandpapir før laserbeklædning, og rengør den med alkohol og acetone for at sikre, at der ikke er andre urenheder på underlaget. Beklædningspulveret blev valgt med Ni60-legering, og partikelstørrelsen var 53 ~ 150 μm. Den kemiske sammensætning af Ni60-legering blev vist i tabel 1.
Tabel 1 Kemisk sammensætning af Ni60 legering %
|
m(C) |
m(Si) |
m(CR) |
m(Ni) |
m(Mo) |
m(Fe) |
m(B) |
|
=0.70 |
=4.50 |
= 17.0 |
=60.0 |
= 3.0 |
=5.0 |
=2.70 |
2. Testmetoder
LWS-1000 Nd: YAG-laseren blev udvalgt til laserbeklædning ved forlægning af pulver og multi-lap-proces. Prøveforberedelsesparametre er som følger: lasereffekt 270 ~ 300 W, scanningshastighed 300 mm/min, forvarmningstemperatur 170 ~ 270 grader, omgangshastighed 50%. Efter laserbeklædningstest blev Zeiss Stemi305 stereoskop brugt til at observere overflademorfologien af beklædningslaget. Det forberedte beklædningslag skæres i en prøvestørrelse på 5 mm×10 mm×10 mm, og derefter bruges HCl+HNO3-opløsning med et volumenforhold på 3 ∶ 1 til at korrodere det polerede beklædningslags tværsnit. Jiangnan MR5000 metallografisk mikroskop og Regulus8230 scanning elektronmikroskop blev brugt til at observere mikrostrukturen af Ni60 beklædningslag, og EDS blev brugt til at analysere fordelingen af elementer nær og uden revner i beklædningslaget kvalitativt og kvantitativt. VTD401 digital microVickers hårdhedstester blev brugt til at måle mikrohårdheden af tværsnittet af beklædningslaget. Ladningsbelastningen var 50 g, og holdetiden var 10 s. Fasen blev analyseret med D/MAX2500VL/PC roterende mål-røntgendiffraktometer.
Konklusion
1. Beklædningslagets mikrostruktur er hovedsageligt sammensat af - (Fe, Ni), Fe0.64Ni0.36 og M23C6. Revnerne i denne test er grundlæggende gennemtrængende revner, som generelt stammer fra overfladen af beklædningslaget og strækker sig til krydset mellem beklædningslaget og matricen, og de fleste af revnerne strækker sig direkte gennem hele beklædningslaget. Forskellen i termiske egenskaber mellem matricen og beklædningslaget, temperaturgradienten og adskillelsen af den hårde fase i beklædningslaget har nogle effekter på revnefølsomheden.
2. Med forøgelsen af lasereffekten er revnefejlen i beklædningslaget naturligvis forbedret. Når effekten er 290 W er der kun få revner i beklædningslaget og gode mekaniske egenskaber bibeholdes. Når effekten øges yderligere, er fortyndingshastigheden af beklædningslaget for stor, hvilket resulterer i en reduktion af dets ydeevne.
3. Med stigningen af forvarmningstemperaturen aftager revnefejlen i beklædningslaget gradvist. Når forvarmningstemperaturen er 270 grader, er der kun et lille antal revner tilbage i beklædningslaget, men for høj forvarmningstemperatur vil ødelægge substratets og beklædningslagets ydeevne, hvorfor der ikke udføres forvarmning ved højere temperatur.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. er en højteknologisk virksomhed med speciale i F&U, fremstilling og salg af automatisk laserbeklædningsmaskine, højhastigheds laserbeklædningsmaskine, laserslukningsmaskine, lasersvejsemaskine og laser 3D-printudstyr. Vores produkter er omkostningseffektive og sælges i ind- og udland. Hvis du er interesseret i vores produkter, bedes du kontakte os på bob@gshenglaser.com.