Lāzera apšuvuma pārklājuma stingrības samazināšanas cēloņi un sekas
1. Apšuvuma slāņa stingrības samazināšanās iemesli
(1). Stress
Pateicoties lielajai termiskās izplešanās koeficienta atšķirībai starp apšuvuma materiālu un matricu, apšuvuma laikā ir viegli radīt iekšējo spriegumu. Apšuvuma process ir ātras kušanas un ātras sacietēšanas process. Šajā procesā radīsies temperatūras gradienta atšķirība un dažādi spriegumi, piemēram, termiskais stiepes spriegums, ko izraisa apšuvuma slāņa nevienmērīga saraušanās materiāla atšķirīgā temperatūras gradienta un termiskās izplešanās koeficienta dēļ, kā arī organizatoriskais spriegums. ar metāla fāzes pāreju dzesēšanas procesā. Un ierobežojuma spriegums, ko izraisa nesarautās daļas izspiešana, kad apšuvuma slānis saraujas temperatūras gradienta starpības dēļ. Iekšējais spriegums ietver termisko spriegumu, strukturālo spriegumu un ierobežojumu spriegumu, un termiskais spriegums ir galvenais spriegums. Lāzera apšuvuma procesā lūzuma izturība ir daudz mazāka par radīto termisko stiepes spēku, kas ir galvenais plaisu veidošanās cēlonis. Plaisas veidojas, kad termiskais spriegums pārsniedz materiāla stiprības robežu.
Rezultāti liecina, ka liela apjoma hroma borīdu un karbīdu nevienmērīgais sadalījums lāzera apšuvuma niķeļa bāzes silīcija karbīda pārklājumā, kas izraisa pārmērīgu termisko spriegumu, ir galvenais plaisas cēlonis. Lāzera apšuvuma procesā uz graudu robežas viegli veidojas trausli savienojumi, un šo trauslo savienojumu un apšuvuma slāņa termiskās izplešanās koeficients ir ļoti atšķirīgs, kas izraisa sprieguma koncentrāciju uz graudu robežas un plaisāšanu. viegli iegūt, samazinot stingrību.
(2). Defekti apšuvuma procesā
Apšuvuma procesā radīsies arī nelieli defekti, piemēram, poras un mikroplaisas. Poru esamību var izraisīt augstas enerģijas lāzera izraisīta vielas disociācija un gazifikācija materiālā. Vēl viena iespēja ir tāda, ka inertā gāze ir nepieciešama kā aizsarggāze lāzera apšuvuma procesā, un aizsarggāze tiks iesaistīta izkusušajā baseinā. Gāze tiek atstāta kondensāta baseinā pārāk vēlu, lai to izvadītu, veidojot poras. Ātrās kondensācijas procesā poru esamība radīs mikroplaisas. Ja apšuvuma pulvera sastāvdaļas, piemēram, deoksigenācija un izdedžu veidošanās, nevar savlaicīgi uzpeldēt, tās tiks saglabātas apšuvuma pārklājumā. Šie ieslēgumi arī palielinās pārklājuma plaisu iespējamību un samazinās apšuvuma slāņa konstrukcijas izturību un stingrību. Tajā pašā laikā poru esamība ir arī plaisu ierosināšanas un paplašināšanās palīdzība. Poras padara apšuvuma slāni irdenu, un ir viegli radīt sprieguma koncentrāciju ap porām, kas palielina plaisu jutību apšuvuma slānī.
2. Apšuvuma slāņa stingrību ietekmējošie faktori
Lāzera apšuvuma slāņa izturību pret lūzumiem ietekmē daudzi faktori, tostarp apšuvuma materiāla izvēle, lāzera jauda, pulvera padeves ātrums un apšuvuma matricas temperatūra. Galvenais pārklājuma plaisāšanas cēlonis ir iekšējais spriegums, ko izraisa apšuvuma slāņa un pamatnes fizikālo īpašību atšķirība. Izvēloties apšuvuma pulvera materiālu un substrāta materiālu ar līdzīgām fizikālajām īpašībām, abu materiālu kušana un sacietēšana ir gandrīz sinhronizēta, kas var efektīvi samazināt apšuvuma slāņa plaisāšanas iespēju un uzlabot pārklājuma stingrību. Lāzera apšuvuma procesa parametriem ir arī tieša ietekme uz plaisu veidošanos. Palielinoties lāzera jaudai, pārklājuma plaisas vispirms palielinās un pēc tam samazinās, un arī lāzera skenēšanas ātrumam un pulvera padeves ātrumam ir līdzīga ietekme. Pamatnes termiskā apstrāde pirms apšuvuma var ievērojami samazināt temperatūras gradientu starp izkusušo baseinu un pamatni un uzlabot apšuvuma slāņa sprieguma sadalījumu.
Pārklājumu stingrības paaugstināšanas metodes
1. Apšuvuma pulvera sastāva optimizācija
Lāzera apšuvums ir paredzēts, lai izkausētu pulveri un matricu, lai izveidotu metalurģisku pārklājumu, pārklājuma veiktspēja un pulvera izvēle un apstrāde ir ļoti svarīga. Uz Fe bāzes izgatavota amorfā sakausējuma pārklājuma stingrība ir salīdzinoši slikta, un ir ļoti viegli radīt plaisas sagatavošanas procesā vai faktiskajā lietošanā iekšējā bīdes zonā noteiktā sprieguma dēļ. Loki turpina paplašināties, līdz notiek trausls lūzums, taču īpašā nesakārtotā atomu izkārtojuma struktūra un bez kristāla robežas padara dzelzs bāzes amorfajiem kristāliem izcilu nodilumizturību un izturību pret koroziju. Amorfā sakausējuma iekšējā bīdes zonā ir viegli izraisīt sprieguma koncentrāciju, kur viegli veidojas mikroplaisas, un mikroplaisu izplešanās var radīt lūzuma plaisas. Pārklājums ar augstu cietību un stingrību tika iegūts ar lāzera apšuvuma testu uz tērauda plāksnes virsmas pēc niķeļa pārklājuma oglekļa nanocauruļu sajaukšanas ar dzelzs bāzes amorfu pulveri ar lodīšu frēzēšanu. Tika konstatēts, ka pēc niķeļa pārklājuma oglekļa nanocauruļu pievienošanas pārklājumā izveidojās amorfā nanokristāliskā kompozītmateriāla struktūra ar labu stingrību. Tikmēr niķeļa pārklāšana un lodīšu frēzēšana var efektīvi novērst trauslu karbīdu veidošanos lāzera apšuvuma procesā, lai nodrošinātu pārklājuma labu izturību pret lūzumiem.
Atbilstoša retzemju elementu daudzuma pievienošana var uzlabot pulvera absorbcijas ātrumu augstas enerģijas lāzera starā, padarīt apšuvuma pulveri vienmērīgi un pilnībā izkausēt, labāk veidot metalurģisko saiti ar matricu, samazināt porainības iespējamību, un to var izmantot cementēta karbīda pārklājuma homogenizēšanai, cieta šķīduma stiprai un spēcīgai rūdīšanai.
2. Papildu pārejas slānis
Izmantojot pulveri ar labu stingrību un labu atbilstību matricas fizikālajām īpašībām kā apakšējo slāni, tas ir, uzstādot šādu pārejas slāni vai gradienta slāni matricas un apšuvuma slāņa vidū, var samazināt iekšējo spriegumu starp apšuvuma slāni. ar augstu cietību un matricu, kā arī samazina plaisas, ko izraisa pārmērīgs stress. Starpposma pārejas zona var mazināt atlikušo spriegumu, ko izraisa atšķirīgais termiskās izplešanās koeficients starp pamatni un apšuvuma slāni, tādējādi uzlabojot pārklājuma stingrību un novēršot pārklājuma plaisāšanu. Ni20Cr pārklājuma slānis tiek uzklāts uz prestērauda virsmas kā pamata slānis, un pēc tam uz Ni20Cr pārklājuma tiek nepārtraukti uzklāti divi Ni60A pārklājuma slāņi. Rezultāti liecina, ka Ni20Cr pārklājuma izmantošana par pamatslāni var efektīvi uzlabot metalurģisko saikni starp pārklājumu un pamatni. Ievērojami samazina pārklājuma plaisas, poras un citus defektus.
3. Procesa parametru optimizācija
Lāzera apšuvuma procesā lāzera stara jauda P, skenēšanas ātrums V, vietas diametrs D utt. būtiski ietekmē apšuvuma slāņa kvalitāti. Atšķaidītās izdalīšanās ātrums ir pārklājuma masas iemiesojums, un atšķaidīto izdalīšanās ātrumu ietekmē īpatnējā enerģija E.
Rezultāti liecina, ka pārāk liela vai pārāk maza īpatnējā enerģija E neveicina pārklājuma ar izcilu veiktspēju iegūšanu. Ja E ir pārāk zems, pārklājuma atšķaidīšanas ātrums būs attiecīgi zems, matrica un apšuvuma slānis nevar iegūt labu metalurģisko savienojumu, un arī apšuvuma slāņa virsma ir pakļauta porainības plaisām un citiem defektiem. Ja īpatnējā enerģija E ir pārāk augsta, atšķaidīšanas ātrums attiecīgi palielināsies, un metāli izkausētajā baseinā tiks pilnībā sajaukti, un apšuvuma pulvera lieliskās īpašības nevar tikt izmantotas. Ir konstatēts, ka lāzera skenēšanas ātrums ir pārāk ātrs, kā rezultātā apšuvuma slānis veidojas nevienmērīgi, skenēšanas ātrums ir pārāk lēns, veidos lielāku kristāla struktūru, ar atbilstošu skenēšanas ātrumu var iegūt salīdzinoši blīvu apšuvuma slāni un labāku stingrību.
3. Termiskā apstrāde
(1) Priekšsildīšana un pēctermiskā apstrāde
Lāzera apšuvuma pārklājuma termiskā apstrāde pamatā ir fāzes pasūtīšana un elementu homogenizācija pārklājumā. Pareiza pamatnes uzsildīšana var efektīvi samazināt pārklājuma temperatūras gradientu, samazināt termisko spriegumu un uzlabot pārklājuma stingrību. Rezultāti liecina, ka pareiza matricas priekšsildīšana var ievērojami samazināt apšuvuma slāņa dzesēšanas ātrumu, samazināt atlikušo spriegumu un kavēt plaisu veidošanos. Kā parādīts attēlā zemāk, plaisas var novērot, ja matrica nav iepriekš uzkarsēta (bultiņa norāda), bet nekādas acīmredzamas plaisas nav redzamas, ja matrica ir iepriekš uzkarsēta līdz 200 grādiem.
Lai uzlabotu apšuvuma slāņa stingrību un samazinātu pārklājuma plaisāšanas tendenci, iepriekš uzkarsētā matricas metode ir salīdzinoši vienkārša, un dažreiz tā nevar sasniegt gaidīto efektu. Ir konstatēts, ka iepriekšēja uzsildīšana un siltuma saglabāšana var ievērojami samazināt izkausētā baseina dzesēšanas ātrumu, tādējādi uzlabojot izkausētā baseina temperatūras sadalījumu, samazinot starpkristālisko eitektisko cieto fāzi, palielinot kausēšanas fāzi kušanas procesā, kas padara to stingrību. apšuvuma slānis palielinājās un atlikušais termiskais spriegums samazinājās, un plaisas samazinājās vai pat izzuda. Pulvera termiskā apstrāde var uzlabot pulvera un pastiprinātas fāzes saķeres spēju, kā arī uzlabot apšuvuma pārklājuma cietību un stingrību. Iegūtā pārklājuma termiskā apstrāde var homogenizēt pārklājumu, ievērojami samazināt pārklājuma defektu blīvumu, atbrīvot pārklājuma atlikušo spriegumu un uzlabot pārklājuma izturību un stingrību. Pēctermiskā apstrāde var uzlabot pārklājuma stiepes izturību un izturību pret plaisāšanu, kā arī apšuvuma slāņa pagarinājuma attiecību, tecēšanas spēku un maksimālo stiepes izturību.
Iepriekšēja uzsildīšana un pēctermiskā apstrāde var ievērojami samazināt izkausētā baseina temperatūras gradientu, palielināt stingrību un kavēt plaisu veidošanos, bet priekšsildīšanas un pēctermiskās apstrādes process radīs pārāk augstu temperatūru, kas viegli ietekmē iekšējo sprieguma sadalījumu. plānsienu daļām, un tas var izraisīt sagataves deformāciju. Tāpēc priekšsildīšana un pēctermiskā apstrāde ir ierobežota, stiprinot vai labojot precīzas plānsienu detaļas.
(2) Pārkausēšana ar lāzeru
Viena vai vairākas lāzerpārkausēšanas uzreiz pēc lāzera apšuvuma var novērst pārklājuma virsmas defektus un uzlabot pārklājuma stingrību. Ni60/50%WC kompozītmateriālu pārklājums bez plaisas iegūts ar lāzera apšuvumu + pārkausēšanas apstrādi uz 45 tērauda virsmas. Konstatēts, ka lāzera pārkausēšanai ir sekundāras sārņu izplūdes, plaisu dziedināšanas, virsmas raupjuma uzlabošanas un pārklājuma struktūras neviendabīguma un kompaktuma uzlabošanas funkcijas. Amorfo pārklājumu uz Fe bāzes sagatavo ar trim lāzerskenēšanas metodēm, tas ir, pirmajā lāzerskenēšanā matrica tiek uzkarsēta, otrā lāzera apšuvums veido amorfo pārklājumu, un pēc tam trešā amorfā pārklājuma lāzerpārkausēšana iegūst neplaisājošo pārklājumu. . Pārkausēšana ar lāzeru pamatā novērš pārklājuma defektus un ievērojami uzlabo pārklājuma elastības moduli un stingrību.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas specializējas pētniecībā un attīstībā, automātisko lāzera apšuvuma iekārtu, ātrgaitas lāzerapšuvuma iekārtu, lāzera slāpēšanas iekārtu, lāzermetināšanas iekārtu un lāzera 3D drukas iekārtu ražošanā un pārdošanā. Mūsu produkti ir rentabli un tiek pārdoti gan iekšzemē, gan ārzemēs. Ja jūs interesē mūsu produkti, lūdzu, sazinieties ar mums pa bob@gshenglaser.com.