Lazerinio dengimo Ni pagrindu dangos ant krumpliaračių plieno paviršiaus proceso parametrų optimizavimas

Pavarų pavara plačiai naudojama mechaninėje srityje dėl didelio perdavimo efektyvumo, didelės laikomosios galios, didelio galios diapazono, ilgo tarnavimo laiko ir daugelio kitų privalumų. Didėjant eksploatacinei apkrovai ir krumpliaračio važiavimo greičiui, pavarų sistema gali lūžti, dantis įdubti, susidėvėti, danties plastinė deformacija ir dantų klijavimas, o tai labai paveikia jos tarnavimo laiką. Norint veiksmingai pailginti pavarų dėžės eksploatavimo laiką, būtina modifikuoti ir sustiprinti danties paviršių, kad būtų pagerinta krumpliaračio laikomoji galia ir atsparumas nuovargiui. Palyginti su kitomis paviršiaus modifikavimo technologijomis, lazerinio dengimo technologija, turinti trumpą apdorojimo ciklą, aukštą apdorojimo efektyvumą ir nebrangius techninius pranašumus, gali paruošti aukštos kokybės dangas ir taip pagerinti dalių paviršiaus savybes. Dėl aukštos temperatūros gradiento ir labai greito aušinimo greičio dengiant lazeriu, danga linkusi į defektus, tokius kaip poros ir mikroįtrūkimai, kurie turi įtakos mechaninėms dangos savybėms, o tai riboja lazerinių dengimo dalių naudojimą. tam tikru mastu. Todėl dangos kokybės gerinimas optimizuojant proceso parametrus turi didelę reikšmę skatinant lazerinio dengimo technologijos taikymą dangų paruošimo srityje.

Dažniausiai naudojami lazerinio dengimo milteliai daugiausia yra Fe, Ni ir Co lydiniai. Tarp įvairių dengimo miltelių Ni pagrindu pagaminti lydinio milteliai buvo plačiai ištirti lazerinės apdailos medžiagose dėl jų gero atsparumo dilimui, atsparumo korozijai, drėkinimo ir vidutinės kainos.

Šiame darbe 18CrNiMo7-6 krumpliaračio plieno paviršiaus Ni pagrindu esanti danga buvo paruošta lazerinio dengimo technologija. Vieno kintamojo metodu buvo tiriamas skirtingų proceso parametrų poveikis dangos mikrostruktūrai, o optimalūs proceso parametrai buvo nustatyti įvertinimo indeksais imant makroskopinę dangos morfologiją, mikrostruktūrą ir kietumą. Tyrimo rezultatai gali išplėsti Ni pagrindu pagamintų miltelinių dantų taisymo dalių taikymo sritį ir pateikti technines gaires, kaip ateityje taikyti ir optimizuoti lazerinio dengimo technologiją pavarų dėžės medžiagose.

1. Bandymo medžiagos ir įranga

Bandymui naudojama pagrindinė medžiaga yra 18CrNiMo{1}} krumpliaračių plienas. 18CrNiMo7-6 yra Europos standarto EN10084 anglies lydinio konstrukcinis plienas, atitinkantis vietinį 17Cr2Ni2Mo rūšį. Po karbonizavimo, gesinimo, žemos temperatūros grūdinimo ir apdailos plienas pasižymi puikiomis stiprumo, atsparumo dilimui ir smūgio savybėmis ir yra plačiai naudojamas vėjo energijos, uosto, minų reduktorių ir greitaeigių lokomotyvų pavarose. 18CrNiMo7-6 plieno cheminė sudėtis parodyta 1 lentelėje.

1 lentelė 18CrNiMo7-6 krumpliaračių plieno cheminė sudėtis (masės dalis, %)

Bandymo metu kaip apvalkalo milteliai buvo naudojami NiCr20 lydinio milteliai, o jų cheminė sudėtis parodyta 2 lentelėje. NiCr20 milteliai pasižymi geru savaime tirpimu, drėgme, atsparumu dilimui, atsparumu korozijai ir oksidacijai, todėl tinka plačiai naudoti. lazerinio dengimo proceso parametrų diapazonas. Bandyme kaip pagalbinė danga buvo pasirinkta ZrO2 keramikos milteliai. ZrO2 keramikos milteliai pasižymi geru terminiu stabilumu, atsparumu dilimui aukštoje temperatūroje ir atsparumu korozijai ir kt. Lazerinėje dangoje lengva atlikti fazinio perėjimo grūdinimą, kad būtų pašalinti lazerinio apvalkalo sukeliami įtrūkimai dėl šiluminės įtampos ir pagerintas dangos tankis. Todėl jis gali būti naudojamas ruošiant aukštai temperatūrai atsparią dangą. Bandyme naudojami NiCr20 ir ZrO2 milteliai parodyti 1 paveiksle. NiCr20 lydinio miltelių ir ZrO2 keramikos miltelių morfologija yra sferinės dalelės, kurių dalelių dydis yra atitinkamai apie 100 μm ir 50 μm. NiCr20 milteliai ir ZrO2 keramikos milteliai buvo sumaišyti pagal masės santykį 48 ∶ 1 ir išdžiovinti, kad būtų naudojami kaip lazerinio apvalkalo milteliai.

2 lentelė NiCr20 miltelių cheminė sudėtis (masės dalis, %)

1 pav. NiCr20(a) ir ZrO2(b) miltelių morfologijos

Lazerinio dengimo bandymas buvo atliktas naudojant MLO{{0}} lazerinio dengimo įrangą. Lazerinio dengimo įranga susideda iš lazerinio dengimo antgalio, lazerio, šešių ašių mechaninės svirties, miltelių padavimo sistemos, vandens aušinimo sistemos ir valdymo sistemos. Lazerinio dengimo įrangoje kaip lazerio spinduliuotės šaltinis naudojamas skaidulinis lazeris, o galios diapazonas yra 400–4000 W. Lazerinio dengimo metu milteliai siunčiami į miltelių išleidimo angą per miltelių tiektuvo miltelių sukimąsi, o greičio diapazonas miltelių dėklas yra 0–4 aps./min., o dalelių dydžio diapazonas yra 50–150 μm. Vandens aušinimo sistema aprūpina lazerį ir lazerio apmušimo galvutę aušinimo vandeniu, kad bandymo metu būtų užtikrinta pastovi temperatūra. Išlydytas baseinas buvo apsaugotas didelio grynumo argonu, kad būtų išvengta oksidacijos viso bandymo metu.

Lazerinis dengimo bandymas buvo atliktas su blokinės plokštės krumpliaračio plienu. Lazerinio skenavimo kryptis buvo išilgai ilgosios plokštės pusės, o maždaug 20 mm dangos ilgis buvo sulydomas plokštės centre. Buvo naudojamas vieno faktoriaus testas. Bandymo parametrai buvo lazerio galia 500 ~ 900 W, skenavimo greitis 2 ~ 8 mm/s, miltelių padavimo greitis 8,8 ~ 13,2 g/min, argono srautas 4 L/min, dėmės skersmuo φ4 mm, defokusavimo pajėgumas 250 mm. Konkretūs proceso parametrai pateikti 3 lentelėje, kiekviena bandymų grupė kartojama du kartus.

3 lentelė Vieno kanalo lazerinio apvalkalo bandymo parametrai

Po lazerinio dengimo bandymo buvo atlikta dangos metalografinė analizė ir vielos pjovimo mašina danga supjaustoma į 5 mm × 5 mm × 5 mm kubą, o dangos dalis buvo poliruota ir poliruota. žingsnis. Tada korozijai naudojamas vandeninis vanduo (HCl ir HNO3 tūrio santykis yra 3 ∶ 1), o korozijos laikas yra apie 2 min. Po metalografinio apdorojimo buvo naudojamas optinis mikroskopas ir skenuojantis veidrodis profilio mėginio mikrostruktūrai stebėti po metalografinės korozijos. Vickers mikrokietumo testeris buvo naudojamas dangos profilio kietumui matuoti su gyliu po lazerinio dengimo bandymo. Dangos profilio kietumo bandymas prasideda nuo 50 μm atstumu nuo paviršiaus sluoksnio ir kas 100 μm atliekamas bandymo taškas gylio kryptimi, kol pamatuojamas vienodas pagrindo kietumas. Bandomosios apkrovos svoris nustatytas 500 g, o laikymo laikas yra 10 s. Siekiant pagerinti duomenų tikslumą, kiekvieno krumpliaračio plieno profilio to paties gylio srityje kietumas matuojamas 3 kartus ir imamas vidurkis.

1. Didėjant lazerio galiai, didėja NiCr20-ZrO2 dangos lydymosi aukštis, lydymosi plotis ir lydymosi gylis. Didėjant skenavimo greičiui, mažėja dangos lydymosi aukštis, plotis ir gylis. Didėjant miltelių padavimo greičiui, didėja dangos lydymosi aukštis, lydymosi plotis pirmiausia didėja, o vėliau mažėja, o lydymosi gylis mažėja.

2. Didėjant lazerio galiai, mažėja dangos mikrostruktūros tankėjimas, grubėjimas ir mikrokietumas. Didėjant skenavimo greičiui, mažėja dangos mikrostruktūros tankis, mažėja mikrostruktūros šiurkštumas ir mikro kietumas. Didėjant miltelių padavimo greičiui, didėja dangos mikrostruktūros tankis, mikrostruktūros tobulėjimas ir mikrokietumas.

3. Įvertinus dangos makroskopinę morfologiją, mikrostruktūrą ir mikrokietumą, gauti optimalūs proceso parametrai: lazerio galia 700 W, skenavimo greitis 2 mm/s, miltelių padavimo greitis 11,1 g/min.

„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio gesinimo mašinų, lazerinio suvirinimo aparatų ir lazerinio 3D spausdinimo įrangos tyrime ir plėtroje. Mūsų produktai yra ekonomiški ir parduodami šalyje ir užsienyje. Jei jus domina mūsų produktai, susisiekite su mumis adresu bob@gshenglaser.com.