Laserkatte Ni60 sulamist katte mõrade kontrollimise uuring

Laserkatte on tehnoloogia, mis kasutab suure energiatarbega laserkiirt soojusallikana, et sulatada ja tahkuda substraadi pinnale kaetud täitematerjal, moodustades nende kahe vahel metallurgilise sideme ja seejärel parandades selle pinnaomadusi. Võrreldes teiste pinnatugevdustehnoloogiatega on laserkattel mitmeid eeliseid, nagu kiire jahutuskiirus, lihtne metallurgiline sidumine katte ja aluspinna vahel, väike kuumusest mõjutatud tsoon, madal lahjendusmäär, substraadi väike deformatsioon, lihtne automatiseerimine ja saaste puudumine. Seetõttu on tehnoloogial laialdased kasutusvõimalused kosmosetööstuses, kaevandusmasinate, naftakeemia-, auto-, laeva-, elektri-, raudtee- ja muudes tööstusharudes.

Laservooderdus on aga kiire soojenemis- ja jahutusprotsess. Aluspinna ja kattekihi temperatuurigradient, kõva faasi ebaühtlane jaotus kattekihis ning kattekihi ja maatriksmaterjali füüsikaliste omaduste erinevus avaldavad teatud mõju kattekihi mõõtmete stabiilsusele ja mehaanilistele omadustele. , mis toob kaasa pragude tekkimise ja levimise. Kattekihis pragude tekkimine mõjutab oluliselt osade kasutusiga, mis on laserkattetehnoloogia tööstuslikul rakendamisel kiireloomuline lahendamist vajav probleem.

Laserkatted on kiire kuumutamise ja jahutamise ning keeruka metallurgilise reaktsiooni protsess. Praegu keskendutakse kattekihi pragude uurimisel peamiselt ühele tõrjemeetodile ning süstemaatilisi uuringuid napib. Selles uuringus valmistati Ni60 sulamist kattekiht 42CrMo teraspinnale eelnevalt paigaldatud pulberlaserkatte tehnoloogiaga. Esmalt analüüsiti pragude tekkemehhanismi ja pragude tundlikkust ning seejärel erineva laseri võimsuse ja eelsoojendustemperatuuri mõju pragudele, et anda võrdlusaluseks laserkattega Ni-põhise sulami pragude kontrollimine.

1. Katsematerjal

Selles testis valitakse laserkatte testis maatriksmaterjaliks 42CrMo legeerteras ja ümmarguse plaadi suurus on Φ150 mm × 10 mm. Lihvige 42CrMo teraspind enne laserkatet liivapaberiga ning puhastage see alkoholi ja atsetooniga, et aluspinnal ei oleks muid mustusi. Kattepulber valiti Ni60 sulamiga ja osakeste suurus oli 53–150 μm. Ni60 sulami keemiline koostis on näidatud tabelis 1.

                                                                         Tabel 1 Ni60 sulami keemiline koostis                                                 %

2. Katsemeetodid

Laser LWS-1000 Nd: YAG valiti laserkatteks pulbri eelkandmise ja mitmeringilise protsessiga. Proovi ettevalmistamise parameetrid on järgmised: laseri võimsus 270 ~ 300 W, skaneerimiskiirus 300 mm/min, eelsoojendustemperatuur 170 ~ 270 kraadi, ringkiirus 50%. Pärast laserkatte testimist kasutati kattekihi pinnamorfoloogia jälgimiseks Zeiss Stemi305 stereoskoopi. Valmistatud kattekiht lõigatakse proovi suuruseks 5 mm×10 mm×10 mm ning seejärel kasutatakse poleeritud kattekihi ristlõike korrodeerimiseks HCl+HNO3 lahust mahusuhtega 3 ∶ 1. Ni60 kattekihi mikrostruktuuri vaatlemiseks kasutati metallograafilist mikroskoopi Jiangnan MR5000 ja skaneerivat elektronmikroskoopi Regulus8230 ning kattekihis olevate pragude läheduses ja pragudeta elementide jaotuse kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks analüüsimiseks kasutati EDS-i. Kattekihi ristlõike mikrokõvaduse mõõtmiseks kasutati VTD401 digitaalset microVickersi kõvadustesti. Laadimiskoormus oli 50 g ja hoidmisaeg 10 s. Faasi analüüsiti D/MAX2500VL/PC pöörleva sihtmärgi röntgendifraktomeetriga.

1. Kattekihi mikrostruktuur koosneb peamiselt - (Fe, Ni), Fe0.64Ni0.36 ja M23C6. Selles katses on praod põhiliselt läbitungivad praod, mis tekivad üldjuhul kattekihi pinnalt ja ulatuvad kattekihi ja maatriksi liitumiskohani ning enamus pragudest ulatuvad otse läbi kogu kattekihi. Maatriksi ja kattekihi soojusomaduste erinevus, temperatuurigradient ja kõva faasi eraldumine kattekihis avaldavad mõningast mõju pragude tundlikkusele.

2. Laseri võimsuse suurenemisega paraneb kattekihi pragunemine ilmselgelt. Kui võimsus on 290 W, on kattekihis vaid üksikud praod ja säilivad head mehaanilised omadused. Kui võimsust veelgi suurendatakse, on kattekihi lahjendusmäär liiga suur, mistõttu selle jõudlus väheneb.

3. Eelsoojendustemperatuuri tõusuga väheneb järk-järgult kattekihi pragunemine. Kui eelsoojendustemperatuur on 270 kraadi, jääb kattekihti vaid väike arv pragusid, kuid liiga kõrge eelsoojendustemperatuur hävitab aluspinna ja kattekihi jõudluse, mistõttu kõrgema temperatuuriga eelsoojendust ei teostata.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud automaatsete laserkattemasinate, kiire laserkattemasina, laserkarastusmasina, laserkeevitusmasina ja laser-3D-printimise seadmete uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Meie tooted on kulutõhusad ja neid müüakse nii kodu- kui välismaal. Kui olete meie toodetest huvitatud, võtke meiega ühendust aadressil bob@gshenglaser.com.