Mikrostruktur og egenskaber af højhastighedslaserbeklædning Ni60-belægning på overflade af højmanganstål

Under slagbelastningen vil højt manganstål producere et stort antal dislokationstilstopning nær overfladen, hvilket resulterer i betydelig arbejdshærdning, mens interiøret bibeholder en vis sejhed, så det har god overfladeslidstyrke og generel sejhed, og er meget udbredt i den knusende hammer forarbejdning og fremstilling af minemaskiner, med uerstattelig rolle. I den lange arbejdsproces, på grund af korrosion og påvirkning af vand, malm osv., er hammerhovedet let at producere den ene side af sliddet, dannelsen af ​​størrelsen er ude af hak, og behovet for at stoppe for udskiftning eller reparation påvirker produktionseffektiviteten. På grund af den høje kulstofækvivalent af stål med højt manganindhold er svejsbarheden dårlig, især
I svejseprocessen opstår der let revner i nærheden af ​​smeltelinjen i den varmepåvirkede zone på grund af karbidudfældning, hvilket gør det vanskeligt at reparere stål med højt manganindhold ved traditionelle overfladesvejsemetoder, og det er nødvendigt at bruge lille varmetilførsel, tvunget køling, sekundær vandhærdning og andre metoder til at reparere overfladesvejsningen, hvilket er vanskeligt og kræver høje tekniske krav til reparationspersonalet. Det kan også bruge elektrodebuesvejsning af rustfrit stål som bund- og overfladesvejseelektrodedækslet, men produktionseffektiviteten er lav, og den efterfølgende bearbejdningsbelastning er stor, hvilket forbedrer reparationsomkostningerne for dele og reducerer virksomhedernes produktionseffektivitet.

Hovedtræk ved højhastigheds laserbeklædningsteknologi er, at ved at ændre positionen af ​​laserstrålen og metalpulveret kan pulveret smeltes i flyverummet, og kun en lille opløsningspulje dannes på overfladen af ​​matrixen. Varmetilførslen af ​​beklædningsprocessen reduceres yderligere under forudsætning af at sikre metallurgisk binding. Samtidig er tykkelsen af ​​beklædningslaget kontrollerbar. Fortyndingshastigheden er mindre end 1 %. Lav overfladeruhed. Det kan i høj grad reducere bearbejdningsmængden af ​​delene efter beklædning og give en ny idé og en ny metode til reparation af stål med højt manganindhold.

I dette papir tages ZGMn13, et materiale, der bruges til hammerhovedet på en mineknuser, som et eksempel. Højhastighedslaserbeklædningssystem blev brugt til at beklæde Ni60-pulver på dets overflade, og de optimale procesparametre blev opnået ved ortogonal test og rækkeviddeanalyse. Det kan give nogle tekniske parametre grundlag for minevirksomheder at bruge højhastigheds laserbeklædningsteknologi til at reparere højt manganstål.

1. Prøveforberedelse

Testmaterialet var ZGMn13 stålplade efter vandhærdningsbehandling, og den kemiske sammensætning blev vist i tabel 1. Stålpladen bearbejdes til 200 mm × 100 mm × 10 mm prøve ved hjælp af en fræsemaskine. De øvre og nedre overflader af prøven behandles med slibemaskine til Ra1.6, og de resterende fire overflader er ikke nødvendige for ruhed. Den øvre overflade af prøven, der skulle smeltes, blev aftørret med henholdsvis acetone og ethanol til affedtning og tørring. Ni60 selvsmelteligt legeringspulver på 45 ~ 106 μm er valgt til beklædningslag, og dets kemiske sammensætning er vist i tabel 1. Før beklædning skal pulveret sendes til tørreboksen og tørres ved 150 grader i 1 time for at fjerne fugt indeholdt i pulveret, forhindrer pulverklynger og sikrer en ensartet kontinuitet i pulverleveringen under beklædningsprocessen.

                                                           Tabel 1 Kemisk sammensætning af ZGMn13 og Ni60 pulver (massefraktion, %)

2. Testmetode

Højhastigheds laserbeklædningsudstyr blev brugt til at forberede beklædningsprøven. Ni60-belægninger med et areal på 40 mm × 10 mm og en tykkelse på 1,5 ~ 2,0 mm blev fremstillet ved seks enkeltlagsprocesser. For at undgå revner og for stor indre belastning i beklædningsprocessen blev prøven forvarmet før beklædning, forvarmet og holdt ved 150 grader i 1 time, og beklædningstesten blev udført umiddelbart efter forvarmningen i henhold til testparametrene i tabel 2. Laserpletdiameteren er 1,5 mm, bindingshastigheden er 60 %, og defokuseringskapaciteten er 15 mm. Argongas bruges som pulverføde- og beskyttelsesgas.

                                                                                         Tabel 2 Testparametre for laserbeklædning

1. Farvegennemtrængningstesten viser, at beklædningslagets overfladedannende kvalitet er bedre, og der er ingen defekter såsom revner og porer, når højhastighedslaserbeklædningstesten udføres efter at have holdt ved 150 grader i 1 time.

2. Områdeanalysen af ​​ortogonal test og testresultaterne af beklædningsprøver viser, at de bedste procesparametre for beklædning af Ni60-pulver på ZGMn13-materiale er lasereffekt 1 200 W, scanningshastighed 4 mm/s og pulverfodringshastighed 7,5 g/min. Under sådanne forhold kan hårdheden nå 811,41 HV. Det er omkring 2,8 gange basismaterialets, og friktionskoefficienten er 0,367, hvilket er reduceret med 37,7% sammenlignet med basismaterialet, slidstyrken øges med 1,6 gange, og slidmængden er omkring 38% af basismaterialet. materiale.

3. Gennem OM-, XRD- og BSE-analyse kan det ses, at beklædningslaget hovedsageligt er sammensat af -Ni-dendritter, dendritiske dendritter, florale hårde boridfaser CrB og grå hårdmetalfaser Cr7C3 og Cr23C6. Ovenstående hårde fase forbedrer beklædningslagets slidstyrke.