Analyse av forholdet mellom sprekker og gjenværende indre stress i laserkledningsprosessen
Som en nøkkelteknologi innen felt som mekanisk produksjon og romfart, brukes laserkledning ofte for reparasjon av deler, styrking av overflater og funksjonelt belegg. Mens dens kjernekarakteristikk for "rask oppvarming og rask avkjøling" muliggjør effektiv kledning, induserer den lett gjenværende indre spenning mellom kledningslaget og underlaget. Når den indre belastningen overstiger avkastningsstyrken til kledningslaget, initierer sprekker, noe som alvorlig påvirker produktkvaliteten og levetiden. Denne artikkelen analyserer systematisk typene, årsaker til gjenværende internt stress i laserkledning og deres korrelasjon med sprekker, og gir teoretiske referanser for å løse sprekkproblemer i bransjen.
Laserkledning Termisk stress: Den viktigste drivfaktoren for sprekkdannelse
Termisk spenning er den gjenværende indre stresset som har størst innvirkning på sprekker i laserkledning, og dens dannelse er direkte relatert til "temperaturforskjell" og "forskjell i koeffisienter for termisk ekspansjon". Under laservirkningen blir kledningslaget øyeblikkelig oppvarmet til en smeltet tilstand, mens underlagstemperaturen er nær romtemperatur, noe som resulterer i en betydelig temperaturforskjell mellom de to. I kjølefasen må kledningslaget krympe raskt; På grunn av at underlaget har en lavere termisk ekspansjonskoeffisient enn kledningslaget (f.eks. Kledningslegering og karbonstålunderlag), er underlagets krymping mye mindre. Krympingen av kledningslaget er begrenset av underlaget, noe som fører til akkumulering av strekkspenning. Simuleringsstudier på Multi - Pass -laserkledning viser at denne "termiske ekspansjonen og sammentrekningen" også forårsaker ujevn deformasjon av kledningslaget, intensiverer stresskonsentrasjonen og til slutt blir en kjerneinduksjon for sprekkinitiering.
Laserkledning Strukturell stress: en potensiell fare forårsaket av mikroskopisk fase transformasjon
Strukturell stress stammer fra den krystallinske fase transformasjonen av "flytende metall til fast metall" under laserkledningsprosessen, som er et resultat av ujevn mikroskopisk strukturtransformasjon. Etter at kledningsmaterialet og underlaget er smeltet, danner det flytende metall forskjellige typer faste strukturer (for eksempel martensitt og austenitt) under avkjøling og størkning, og det er forskjeller i det spesifikke volumet av forskjellige strukturer. I mellomtiden inneholder komposisjonsforskjellen mellom kledningslaget og underlaget (f.eks. Kledningslaget elementer som wolfram og krom, mens underlaget er vanlig stål) utvider ytterligere forskjellen i mikroskopisk struktur etter krystallisering, noe som fører til "inkoordinering" i volumendring. Denne inkoordinasjonen er begrenset i kledningslaget og forvandles til slutt til strukturell stress. Selv om effekten av sprekker er svakere enn termisk stress, skaper det stress - svekkede områder inne i kledningslaget, og gir kanaler for sprekkutbredelse.
Laserkledningsbegrensningsstress: Et brudd på brudd på brudd med to - trinntransformasjon
Begrensningsspenning er stresset som genereres når kledningslaget er begrenset av underlaget i løpet av de to stadiene av "oppvarming og ekspansjon" og "kjøling og krymping", og det er en åpenbar stresstransformasjonsprosess. I oppvarmingsstadiet utvides det første smeltede materialet i det smeltede bassenget når det blir oppvarmet, men det omkringliggende underlaget forblir i en lav - temperatur stiv tilstand, og blokkerer utvidelsen, og genererer dermed trykkspenning inne i kledningslaget. I kjøletrinnet må det oppvarmede kledningslaget (og komposittbelegget) krympe, men er begrenset av underlaget med lavere temperatur og høyere stivhet, slik at trykkspenningen gradvis forvandles til strekkspenning. Studier har vist at seigheten av laserkledningslag generelt er lav, og det endelige stresset de kan tåle er mye lavere enn den kritiske verdien for sprø brudd indusert av strekkstress, noe som gjør begrensningsstress til et viktig risikopunkt for sprekkinitiering.
Forskjeller i virkningen av tre typer gjenværende indre stress på sprekker i laserkledning
Selv om de tre typene gjenværende indre stress i laserkledning alle induserer sprekker, er årsakene og virkningene deres betydelig forskjellige. Fra perspektivet på kjernen årsaker: termisk stress stammer fra makroskopisk temperaturforskjell og materialegenskapsforskjeller; Strukturell stress kommer fra volumendringer forårsaket av mikroskopisk fase transformasjon; Begrensningsstress er utvidelses- og sammentrekningsresponsen under underlagsbegrensning. Fra perspektivet av påvirkningsgrad: Termisk spenning har den sterkeste kjøreeffekten på sprekker, som kan trenge gjennom kledningslaget - substratgrensesnittet og forårsake grensesnittsprekker; Begrensningsstress utløser direkte sprø brudd på grunn av strekkstress, med den nest sterkeste påvirkningen; Strukturell stress er hovedsakelig konsentrert inne i kledningslaget, noe som for det meste forårsaker lokale mikrokrakker. Fra perspektivet på distribusjonsegenskaper: Termisk stress er ujevnt fordelt; Begrensningsstress har åpenbar scenetransformasjon; Strukturell stress er konsentrert i fase transformasjonsaktive områder.
Kjernekomponenter i laserkledningssystem
Veibeskrivelse for laserkledning Knekkkontroll
Oppsummert er essensen av laserkledningssprekker et resultat av gjenværende indre stress som overstiger lagerkapasiteten til kledningslaget. Blant dem er termisk stress den kjernedriftfaktoren, begrensningsstress er den direkte utløsende faktoren, og strukturell stress skaper forhold for sprekkutbredelse. Basert på dette, bør kontrollen av laserkledningssprekker fokusere på å "redusere termisk stress", for eksempel å optimalisere laserkraften og skannehastigheten for å bremse kjølehastigheten, eller velge kledningsmaterialer med en koeffisient for termisk ekspansjon som samsvarer med underlaget. Samtidig kan strukturell stress reduseres ved å justere sammensetningen av kledningsmaterialer for å minimere forskjeller i mikroskopisk struktur, og begrensningsstress kan lindres ved å forvarme underlaget. Ved å analysere forholdet mellom de tre typene gjenværende indre stress og sprekker, gir denne artikkelen en klar retning for prosessoptimalisering av laserkledningsteknologi, noe som bidrar til å forbedre påliteligheten og levetiden til laser - kledde produkter.