Studie på sprekkkontroll av laserkledning Ni60 legeringsbelegg

Laserbekledning er en teknologi som bruker høyenergilaserstråle som varmekilde for å smelte og størkne fyllmaterialet som er belagt på overflaten av underlaget, og danner en metallurgisk binding mellom de to, og deretter forbedrer overflateegenskapene. Sammenlignet med andre overflateforsterkende teknologier har laserkledning en rekke fordeler som rask kjølehastighet, enkel metallurgisk binding mellom belegg og underlag, liten varmepåvirket sone, lav fortynningshastighet, liten deformasjon av underlaget, enkel automatisering og ingen forurensning. Derfor har teknologien brede bruksmuligheter innen romfart, gruvemaskiner, petrokjemisk industri, bil, skip, elektrisk kraft, jernbane og andre industrier.

Imidlertid er laserkledning en rask oppvarmings- og avkjølingsprosess. Temperaturgradienten til underlaget og kledningslaget, ujevn fordeling av hard fase i kledningssjiktet og forskjellen i fysiske egenskaper mellom kledningssjiktet og matrisematerialet vil ha en viss innvirkning på dimensjonsstabiliteten og de mekaniske egenskapene til kledningssjiktet. , som vil føre til initiering og forplantning av sprekker. Dannelsen av sprekker i kledningslaget har stor innflytelse på levetiden til deler, noe som er et presserende problem som må løses i industriell anvendelse av laserkledningsteknologi.

Laserkledning er en prosess med rask oppvarming og avkjøling og kompleks metallurgisk reaksjon. Foreløpig fokuserer forskningen på sprekk av kledningslag i hovedsak på én enkelt kontrollmetode, og det mangler systematisk forskning. I denne studien ble Ni60-legeringskledning laget på 42CrMo ståloverflate ved forhåndslagt pulverlaserbekledningsteknologi. Først ble sprekkdannelsesmekanismen og sprekkfølsomheten analysert, og deretter ble påvirkningen av forskjellig laserkraft og forvarmingstemperatur på sprekk studert, for å gi referanse for sprekkkontroll av laserkledning Ni-basert legering.

1. Testmateriale

I denne testen er 42CrMo legert stål valgt som matrisemateriale i laserkledningstesten, og den runde platestørrelsen er Φ150 mm×10 mm. Slip 42CrMo ståloverflaten med sandpapir før laserkledning, og rengjør den med alkohol og aceton for å sikre at det ikke er andre urenheter på underlaget. Kledningspulveret ble valgt med Ni60-legering, og partikkelstørrelsen var 53~ 150 μm. Den kjemiske sammensetningen av Ni60-legering ble vist i tabell 1.

                                                                         Tabell 1 Kjemisk sammensetning av Ni60-legering                                                 %

2. Testmetoder

LWS-1000 Nd: YAG-laseren ble valgt for laserkledning ved forhåndslegging av pulver og multi-lap-prosess. Parametre for prøvepreparering er som følger: lasereffekt 270 ~ 300 W, skannehastighet 300 mm/min, forvarmingstemperatur 170 ~ 270 grader, rundehastighet 50%. Etter laserkledningstest ble Zeiss Stemi305 stereoskop brukt for å observere overflatemorfologien til kledningslaget. Det forberedte kledningslaget kuttes i en prøvestørrelse på 5 mm×10 mm×10 mm, og deretter brukes HCl+HNO3-løsning med et volumforhold på 3 ∶ 1 for å korrodere det polerte kledningslagets tverrsnitt. Jiangnan MR5000 metallografisk mikroskop og Regulus8230 skanningselektronmikroskop ble brukt til å observere mikrostrukturen til Ni60 kledningslag, og EDS ble brukt til å analysere fordelingen av elementer nær og uten sprekker i kledningslaget kvalitativt og kvantitativt. VTD401 digital microVickers hardhetstester ble brukt til å måle mikrohardheten til tverrsnittet av kledningslaget. Lastebelastningen var 50 g og holdetiden var 10 s. Fasen ble analysert med D/MAX2500VL/PC roterende målrøntgendiffraktometer.

1. Mikrostrukturen til kledningslaget er hovedsakelig sammensatt av - (Fe, Ni), Fe0.64Ni0.36 og M23C6. Sprekkene i denne testen er i utgangspunktet gjennomtrengende sprekker, som vanligvis stammer fra overflaten av kledningslaget og strekker seg til krysset mellom kledningslaget og matrisen, og de fleste sprekkene strekker seg direkte gjennom hele kledningslaget. Forskjellen i termiske egenskaper mellom matrisen og kledningslaget, temperaturgradienten og segregeringen av den harde fasen i kledningslaget har noen effekter på sprekkfølsomheten.

2. Med økningen av lasereffekten forbedres åpenbart sprekksvikten i kledningslaget. Når effekten er 290 W er det kun noen få sprekker i kledningslaget og gode mekaniske egenskaper opprettholdes. Når kraften økes ytterligere, er fortynningshastigheten til kledningslaget for stor, noe som resulterer i redusert ytelse.

3. Med økningen av forvarmingstemperaturen avtar sprekksvikten i kledningslaget gradvis. Når forvarmingstemperaturen er 270 grader, gjenstår bare et lite antall sprekker i kledningslaget, men for høy forvarmingstemperatur vil ødelegge ytelsen til underlaget og kledningslaget, så det utføres ingen forvarming med høyere temperatur.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. er et høyteknologisk foretak som spesialiserer seg på FoU, produksjon og salg av automatisk laserkledningsmaskin, høyhastighets laserkledningsmaskin, laserslukningsmaskin, lasersveisemaskin og laser 3D-utskriftsutstyr. Våre produkter er kostnadseffektive og selges innenlands og utenlands. Hvis du er interessert i produktene våre, kan du kontakte oss på bob@gshenglaser.com.