Attiecības starp plaisām un iekšējo stresa attiecību analīze lāzera apšuvuma procesā
Kā galvenā tehnoloģija tādās jomās kā mehāniskā ražošana un kosmiskā kosmiskā, lāzera apšuvumu parasti izmanto detaļu labošanai, virsmas stiprināšanai un funkcionālai pārklājuma sagatavošanai. Kaut arī tā pamatīpašība "ātrai sildīšanai un ātrai dzesēšanai" nodrošina efektīvu apšuvumu, tas viegli izraisa iekšējo iekšējo spriegumu starp apšuvuma slāni un substrātu. Kad iekšējais stress pārsniedz apšuvuma slāņa ražas stiprumu, uzsāk plaisas, kas nopietni ietekmē produkta kvalitāti un kalpošanas laiku. Šis raksts sistemātiski analizē lāzera apšuvuma iekšējā stresa veidus, atlikušā stresa cēloņus un to korelāciju ar plaisām, nodrošinot teorētiskas atsauces uz plaisu problēmu risināšanu nozarē.
Lāzera apšuvuma termiskais spriegums: plaisas veidošanās galvenais virzošais faktors
Termiskais spriegums ir iekšējais iekšējais stress, kam ir vislielākā ietekme uz lāzera apšuvuma plaisām, un tā veidošanās ir tieši saistīta ar "temperatūras starpību" un "termiskās izplešanās koeficientu atšķirības". Lāzera darbības laikā apšuvuma slānis uzreiz tiek uzkarsēts līdz izkusušam stāvoklim, savukārt substrāta temperatūra ir tuvu istabas temperatūrai, kā rezultātā starp abiem rodas ievērojama temperatūras starpība. Dzesēšanas fāzē apšuvuma slānim ir ātri jāsarauj; Tomēr, tā kā substrātam ir zemāks termiskās izplešanās koeficients nekā apšuvuma slānim (piemēram, apšuvuma sakausējuma un oglekļa tērauda pamatne), substrāta saraušanās ir daudz mazāka. Apšuvuma slāņa saraušanos ierobežo substrāts, izraisot stiepes stresa uzkrāšanos. Multi - caurlaides lāzera apšuvuma simulācijas pētījumi rāda, ka šī "termiskā izplešanās un kontrakcija" arī izraisa apšuvuma slāņa nevienmērīgu deformāciju, pastiprinošu stresa koncentrāciju un galu galā kļūstot par plaisas ierosināšanas kodolu.
Lāzera apšuvuma strukturālais stress: potenciāls risks, ko izraisa mikroskopiskā fāžu transformācija
Strukturālais spriegums rodas no "šķidra metāla uz cieto metālu" kristāliskās fāzes transformāciju lāzera apšuvuma procesa laikā, kas rodas nevienmērīgas mikroskopiskās struktūras transformācijas dēļ. Pēc apšuvuma materiāla un substrāta izkusuma šķidrais metāls dzesēšanas un sacietēšanas laikā veido dažāda veida cietas struktūras (piemēram, martensītu un austenītu), un atšķirīgi ir atšķirības dažādu struktūru tilpumā. Tikmēr kompozīcijas atšķirība starp apšuvuma slāni un substrātu (piemēram, apšuvuma slānis satur tādus elementus kā volframs un hroms, savukārt substrāts ir parasts tērauds) vēl vairāk paplašina mikroskopiskās struktūras atšķirību pēc kristalizācijas, izraisot "neiekasēšanu" apjoma izmaiņas. Šī nesaskaņošana ir ierobežota apšuvuma slānī un galu galā pārvēršas par strukturālo stresu. Lai arī tā ietekme uz plaisām ir vājāka nekā termiskā sprieguma ietekme, tas rada spriegumu - novājinātus apgabalus apšuvuma slānī, nodrošinot kanālus plaisu izplatīšanai.
Lāzera apšuvuma ierobežojuma spriegums: lūzuma riska punkts ar diviem - posma transformāciju
Ierobežojuma spriegums ir spriegums, kas rada, kad apšuvuma slānis ierobežo substrāts divos "sildīšanas un paplašināšanas" un "dzesēšanas un saraušanās" posmos, un ir acīmredzams stresa pārveidošanas process. Sildīšanas posmā pirmais izkausētais materiāls izkausētā baseinā izplešas, kad to karsē, bet apkārtējais substrāts paliek zemā - temperatūras stingrā stāvoklī, bloķējot izplešanos, tādējādi radot saspiešanas spriegumu apšuvuma slāņa iekšpusē. Dzesēšanas posmā apsildāmajam apšuvuma slānim (un saliktajam pārklājumam) ir jāsamazinās, bet to ierobežo substrāts ar zemāku temperatūru un augstāku stingrību, tāpēc spiedes spriegums pakāpeniski pārveidojas par stiepes spriegumu. Pētījumi liecina, ka lāzera apšuvuma slāņu izturība parasti ir zema, un galīgais stress, ko tie var izturēt, ir daudz zemāks nekā kritiskā vērtība trauslai lūzumam, ko izraisa stiepes stresa stress, padarot ierobežojuma stresa svarīgu plaisas ierosināšanas riska punktu.
Atšķirības trīs veidu iekšējā stresa ietekmē uz plaisām lāzera apšuvumā
Lai arī trīs veidu iekšējā stresa veidi lāzera apšuvumā rada visas plaisas, to cēloņi un ietekme ir ievērojami atšķirīga. No pamatcēloņu viedokļa: termiskais spriegums rodas no makroskopiskās temperatūras starpības un materiālo īpašību atšķirībām; Strukturālais spriegums rodas no tilpuma izmaiņām, ko izraisa mikroskopiskās fāzes transformācija; Ierobežojuma stress ir paplašināšanās un kontrakcijas reakcija ar substrāta ierobežojumu. No trieciena pakāpes viedokļa: termiskajam spriegumam ir visspēcīgākā braukšanas ietekme uz plaisām, kas var iekļūt apšuvuma slānī - substrāta saskarnē un izraisīt saskarnes plaisas; Ierobežojuma stress tieši izraisa trauslu lūzumu stiepes stresa dēļ ar otro spēcīgāko ietekmi; Strukturālais spriegums galvenokārt ir koncentrēts apšuvuma slānī, galvenokārt izraisot vietējos mikroplaisas. No sadalījuma īpašību viedokļa: termiskais stress ir nevienmērīgi sadalīts; Ierobežojuma stresam ir acīmredzama skatuves transformācija; Strukturālais stress ir koncentrēts fāzes transformācijas aktīvajos apgabalos.
Lāzera apšuvuma sistēmas galvenās sastāvdaļas
Norādījumi lāzera apšuvuma plaisas kontrolei
Rezumējot, lāzera apšuvumu plaisu būtība ir iekšējā stresa atlikuma rezultāts, kas pārsniedz apšuvuma slāņa nesošo spēju. Starp tiem termiskais spriegums ir pamata virzītājspēks, ierobežojuma spriegums ir tiešais iedarbināšanas faktors, un strukturālais spriegums rada apstākļus plaisu izplatīšanai. Balstoties uz to, lāzera apšuvuma plaisu kontrolei jākoncentrējas uz "termiskā sprieguma samazināšanu", piemēram, lāzera jaudas optimizēšanai un skenēšanas ātrumam, lai palēninātu dzesēšanas ātrumu, vai izvēloties apšuvumu materiālus ar siltuma izplešanās koeficientu, kas atbilst substrāta koeficientam. Tajā pašā laikā strukturālo spriegumu var samazināt, pielāgojot apšuvuma materiālu sastāvu, lai samazinātu atšķirības mikroskopiskā struktūrā, un ierobežojuma spriegumu var mazināt, veicot substrātu. Analizējot saistību starp trīs atlikušā iekšējā stresa un plaisu veidiem, šis raksts sniedz skaidru virzienu lāzera apšuvuma tehnoloģijas procesa optimizēšanai, palīdzot uzlabot lāzera - apklusinātu produktu uzticamību un kalpošanas laiku.