Įvadas: plyšių kontrolės svarba lazerinėje dangoje
Lazerinis dengimas yra pagrindinė paviršiaus modifikavimo technologija pažangioje gamyboje, plačiai naudojama aviacijos erdvėje, automobiliuose ir sunkiosiose mašinose, siekiant padidinti komponentų nusidėvėjimą, koroziją ir atsparumą nuovargiui. Tačiau įtrūkimai, susidarę dengimo metu arba po jo, išlieka pagrindine technine problema, kenkiančia konstrukcijos vientisumui ir tarnavimo laikui. Dėl jų atsiranda medžiagų švaistymas, didesnės išlaidos ir kyla pavojus saugai didelėje-stresinėje aplinkoje. Norint optimizuoti procesą ir užtikrinti produkto patikimumą, labai svarbu suprasti įtrūkimų atsiradimo ir plitimo mechanizmus. Šiame straipsnyje nagrinėjamos pagrindinės lazerinio apvalkalo įtrūkimų priežastys ir siūlomi tiksliniai pašalinimo metodai, pateikiamos praktinės gairės pramonės inžinieriams ir tyrėjams.
Pagrindinės lazerinės dangos įtrūkimų priežastys
Lazerinės dangos įtrūkimai atsiranda dėl trijų pagrindinių veiksnių sąveikos: medžiagos savybių, proceso parametrų ir įrangos veikimo. Medžiagos -šiluminio plėtimosi koeficiento (CTE) neatitikimas tarp pagrindo ir apvalkalo medžiagos yra labai svarbus. Dideli CTE skirtumai lemia didelį šiluminį įtempį greito kaitinimo / aušinimo metu, viršijantį medžiagos tempimo stiprumą ir sukeliančius įtrūkimus. Kietumą mažina ir dengimo milteliuose esančios priemaišos (siera, fosforas) ir trapios fazės (intermetaliniai junginiai). Procesas-netinkamas lazerio galia, skenavimo greitis ar miltelių padavimo greitis sutrikdo išlydytą baseiną: per daug šilumos sukelia deformaciją ir liekamąjį įtempimą; per mažai blogai sukimba ir įtrūksta vietos. Įrangos problemos, pvz., nestabilūs lazerio spinduliai ar netolygus miltelių padavimas, dar labiau pažeidžia apvalkalo sluoksnio vienodumą, todėl atsiranda įtrūkimų.
Pašalinimo metodai: medžiagų optimizavimas ir išankstinis apdorojimas
Medžiagos optimizavimas ir išankstinis apdorojimas yra pagrindinės įtrūkimų mažinimo strategijos. Medžiagoms rinkitės dengimo miltelius su CTE arti pagrindo -pvz., nikelio/geležies- lydinius plieniniams pagrindams, kad sumažintumėte neatitikimą su keramika. Pridėkite legiruojamųjų elementų (titano, niobio, retųjų žemių), kad patobulintumėte grūdėtumo struktūrą, padidintumėte kietumą ir slopintumėte trapias fazes. Taip pat svarbus išankstinis apdorojimas: nuvalykite pagrindą, kad pašalintumėte alyvą / rūdis / oksidus, kad būtų užtikrintas geras sukibimas; sausi dengimo milteliai (120–200 laipsnių 2–4 val.) pašalinti drėgmę, sukeliančią poringumą ir įtrūkimus. Įkaitinkite pagrindą iki 200–500 laipsnių, kad sumažintumėte temperatūros gradientus, sulėtintumėte aušinimą ir sumažintumėte įtampą, kad nesusidarytų įtrūkimai.
Pašalinimo metodai: proceso koregavimas ir po{0}}gydymas
Proceso parametrų optimizavimas ir po{0}}apdorojimas efektyviai pašalina įtrūkimus. Sureguliuokite parametrus, kad subalansuotumėte terminius ciklus: nustatykite lazerio galios tankį (10⁴–10⁶ W/cm²), skenavimo greitį (5–20 mm/s) ir miltelių padavimo greitį (10–50 g/min), atsižvelgdami į medžiagą ir sluoksnio storį. Mažos-galios, didelio{10}}nuskaitymo-greičio metodas sumažina karščio{12}}veikiamą zoną; impulsiniai lazeriai pagerina stabilumą valdydami šilumos įvedimą. Po{14}}apdorojimas sumažina stresą ir pašalina mikroįtrūkimus: stresą mažinantis atkaitinimas (500–700 laipsnių, 1–3 val., lėtas aušinimas) sumažina šiluminį įtampą; šveitimas padidina paviršiaus gniuždymo įtempį, kad sustabdytų įtrūkimų plitimą; Lazerinis perlydymas pašalina mikroįtrūkimus ir pagerina svarbiausių komponentų paviršiaus kokybę.
Išvada: integruotos įtrūkimų{0}}nemokamos dangos strategijos
Trumpai tariant, lazerinės dangos įtrūkimai daugiausia atsiranda dėl medžiagų neatitikimo, netinkamų proceso parametrų ir įrangos nestabilumo, sukeliančio šiluminį įtempį, trapias fazes ir prastą sukibimą. Norint, kad dangos neprarastų{1}, reikia integruotos strategijos: medžiagų optimizavimas ir išankstinis apdorojimas sumažina įtempių šaltinius ir pagerina sukibimą; proceso reguliavimas užtikrina stabilų apkalą; po{2}}gydymas sumažina stresą ir pašalina defektus. Būsimi tyrimai turėtų būti sutelkti į pažangų valdymą (-išlydyto baseino stebėjimą realiuoju laiku) ir didelio-našumo įtrūkimams-atsparius miltelius. Visapusiškai taikant šiuos metodus, padidės komponentų patikimumas ir kokybė, todėl lazerinės dangos naudojimas labai tikslioje{8}}gamyboje.
