Apsauginių dangų medžiagų savybės tiesiogiai įtakoja jų galutinę eksploatacinę išvaizdą, todėl puikų korozijai ir dilimui atsparių dangų medžiagų tyrimai ir kūrimas yra vienas iš karštųjų taškų tiriant itin didelės spartos lazerinio dengimo technologiją. Tačiau dėl vėlyvos greitaeigių lazerinių dengimo technologijų pradžios dabartinės žaliavos milteliai, naudojami lazeriniam dengimui, dažniausiai naudoja terminio purškimo miltelių sistemą, o speciali dengimo miltelių medžiagų sistema nėra suformuota. Iki šiol didelės spartos lazerinės dangos dangos tyrimai namuose ir užsienyje daugiausia dėmesio skirti tradicinėms savaime besiliejančioms medžiagų sistemoms, tokioms kaip geležies, kobalto ir nikelio lydiniai, įskaitant dangos kokybės kontrolę, mikrostruktūros kontrolę ir atsparumo korozijai bei dilimui vertinimą. Be to, remdamiesi itin didelės spartos lazerinio dengimo technologijos pranašumais, kai kurie mokslininkai sukūrė naujas dangų sistemas, tokias kaip amorfiniai lydiniai, didelės entropijos lydiniai ir kompozicinės medžiagos, pasižyminčios puikiu atsparumu korozijai ir dilimui.
Tradicinės dengimo medžiagos
1. Geležies lydinio danga
Geležies pagrindo lydinio danga yra nebrangi ir tinka daugybei naudojamų plieninių konstrukcinių dalių paviršiaus apsaugai, gali turėti gerą atsparumą korozijai ir dilimui, daugiausia įskaitant nerūdijančio plieno ir legiruotojo plieno dangas. Šiuo metu yra daug tyrimų, susijusių su itin didelės spartos lazeriniu geležies lydinio dangos padengimu namuose ir užsienyje, kurie daugiausia naudojami siekiant pagerinti geležies ir plieno ruošinio paviršiaus atsparumą korozijai ir atsparumą dilimui.
Daugybė itin didelės spartos lazeriu dengtų nerūdijančio plieno dangų tyrimų parodė, kad dangų nusėdimo ir aušinimo greitis atitinkamai didėja dėl žymiai padidėjusio dengimo greičio, kuris prisideda prie smulkiagrūdės dangų struktūros. Tuo pačiu metu efektyviai sumažinama kompozicijos segregacija dangos viduje, kad būtų pagerintas jos atsparumas korozijai. Tačiau nuskaitymo greičio poveikis nerūdijančio plieno dangos kietumui ir atsparumui dilimui vis dar yra prieštaringas. Dėl mikrostruktūros evoliucijos ir fazių perėjimo itin didelio greičio lazerinio apvalkalo sudėtingumo, reikia atlikti tolesnius tyrimus. Legiruotojo plieno sudėtyje yra daug legiruojamųjų elementų, stiprinant kietą tirpalą arba stiprinant nuo kritulių, kad būtų pasiektas didelis stiprumas, didelis atsparumas dilimui, dažnai naudojamas vietinei dilimo dalių paviršiaus apsaugai.
Itin didelės spartos lazerinio dengimo technologijos naudojimas legiruotojo plieno dangai paruošti ant ritinėlio paviršiaus, liejimo formos ir kt. gali pagerinti susijusių dalių atsparumą dilimui ir aukštą temperatūrą esant atšiaurioms darbo sąlygoms.
Šiuo metu pramoninėje gamyboje naudojama itin didelės spartos lazerinė dengimo geležies lydinio danga, kuri gali pagerinti dalių atsparumą dilimui ir korozijai, pailginti jų tarnavimo laiką, sumažinti įrangos priežiūros išlaidas ir pagerinti ekonominę naudą.
2. Kobalto lydinio danga
Kobalto lydinys turi gerą atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje ir atsparumą dilimui, tačiau jį sunku naudoti dideliu mastu dėl didelės kainos. Paruošus kobalto lydinio dangą ant dalių paviršiaus, galima žymiai pagerinti dalių atsparumą dilimui ir atsparumą korozijai, o apdorojimo išlaidas galima veiksmingai kontroliuoti. Todėl metalinių dalių paviršiaus apsaugai plačiai naudojama kobalto lydinio danga. Tačiau kobalto lydinio dangų paruošimo itin didelės spartos lazeriniu apvalkalu tyrimai dar tik pradiniame etape.
Dėl puikaus atsparumo dilimui, atsparumo erozijai, atsparumo kavitacijai ir aukštos temperatūros savybių itin didelės spartos lazeriu dengianti kobalto danga yra plačiai pritaikyta daugelyje pramonės sričių.
3. Nikelio lydinio danga
Nikelio lydinys turi ne tik gerą formuojamumą, bet ir pasižymi puikiu atsparumu korozijai bei aukštos temperatūros savybėmis, kurios gali būti naudojamos detalių, turinčių didelę koroziją ir aukštos temperatūros oksidaciją, paviršiaus apsaugai. Todėl nikelio pagrindo lydinio danga yra viena iš pirmųjų dengimo medžiagų, naudotų tiriant itin didelės spartos lazerinio dengimo technologiją, įskaitant įprastus nikelio lydinius, tokius kaip Ni45, Ni60 ir Inconel 625.
Itin didelės spartos lazerinė nikelio lydinio dangos danga turi didelę inžinerinę vertę aukštos temperatūros korozijos aplinkoje.
Nauja dengimo medžiaga
1. Geležies pagrindo amorfinė danga
Fe pagrindu pagaminti amorfiniai lydiniai pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, atsparumu korozijai ir atsparumu dilimui, tačiau dėl paruošimo proceso apribojimo Fe pagrindu pagamintų amorfinių lydinių dydis paprastai ribojamas iki dešimčių milimetrų. Naudojant paviršiaus dengimo technologiją, norint paruošti ploną matricos paviršiaus dangą, galima visiškai išnaudoti geležies pagrindo amorfinių lydinių pranašumus ir sumažinti medžiagų sąnaudas. Šiuo metu atlikta daugiau tyrimų apie geležies pagrindo amorfinių dangų paruošimą įprastiniais lazerinio dengimo metodais, tačiau dangų amorfinių fazių kiekis yra mažas, o dangos yra linkusios įtrūkti dėl didelio šilumos kiekio ir didelio skiedimo. norma. Pastaraisiais metais itin didelės spartos lazerinio dengimo technologijos plėtra suteikė naują geležies pagrindo amorfinių dangų paruošimo schemą.
Itin didelės spartos lazerinės dengimo technologijos naudojimas ruošiant geležies pagrindo amorfinę dangą gali labai pagerinti amorfinės dangos įtrūkimą ir mažo amorfinės medžiagos kiekio problemą, veiksmingai pagerinti geležies pagrindu pagamintos amorfinės dangos atsparumą dilimui ir tikimasi, kad tai paskatins. puikus amorfinio lydinio apsauginės dangos veikimas gamybos praktikoje.
2. Aukštos entropijos lydinio danga
Didelės entropijos lydiniai pastaraisiais metais tapo vienu iš tyrimų taškų dėl puikių mechaninių savybių, savybių aukštoje temperatūroje ir atsparumo korozijai. Todėl tikimasi, kad aukštos entropijos lydinio danga vaidins svarbų vaidmenį metalo medžiagų apsaugos srityje. Aukštos entropijos lydinio dangą galima paruošti naudojant įprastą lazerinio dengimo technologiją, tačiau dangos praskiedimo greitis yra didelis ir ją lengva įtrūkti. Pastaraisiais metais daugelis mokslininkų naudojo itin didelės spartos lazerinio dengimo technologiją, kad paruoštų didelės entropijos lydinio dangas su mažu praskiedimo greičiu ir be įtrūkimų, o tai labai paskatino didelės entropijos lydinio dangų kūrimą.
Itin didelės spartos lazerinio dengimo technologija gali būti naudojama be defektų ruošiant didelės entropijos lydinio dangas, kad būtų efektyviai pagerintas dalių paviršiaus atsparumas dilimui ir aukštos temperatūros savybės, be to, ji turi didelį plėtros potencialą ruošiant dalių paviršiaus apsaugą ir šilumos barjerinės dangos.
Itin didelės spartos lazerinio dengimo technologija turi unikalių pranašumų ruošiant didelės entropijos lydinio dangą, kuri gali veiksmingai sumažinti dangos praskiedimo greitį ir slopinti dangos įtrūkimą, o tai leidžia visiškai žaisti puikias aukštos kokybės savybes. entropinis lydinys ir skatinamas ankstyvas jo pritaikymas.
3. Kompozicinė danga
Kompozitinės medžiagos danga daugiausia reiškia keraminėmis dalelėmis sustiprintą metalo matricos kompozicinės medžiagos dangą, kuri sujungia didelį metalo plastikinį tvirtumą ir didelį keramikos kietumą bei didelį atsparumą dilimui, o tai gali veiksmingai pagerinti matricos medžiagų atsparumą dilimui ir pratęsti paslaugą. dalių tarnavimo laikas atšiauriomis susidėvėjimo sąlygomis. Kaip rišamoji dalis tarp keramikos ir matricos, metalas turi buferinį ir pereinamąjį poveikį, kuris gali veiksmingai sumažinti likutinį įtempį ir dangos įtrūkimų tendenciją, ir yra viena iš labiausiai potencialių dangų.
Kompozitinė danga buvo paruošta ant įprasto mažai anglies turinčio plieno pagrindo, esant skirtingam skenavimo greičiui, ir buvo nustatyta, kad itin didelės spartos lazerinės dangos paviršiaus šiurkštumas buvo mažesnis, mikrostruktūra smulkesnė ir vienodesnė, atsparumas elektrocheminiam poveikiui. korozija ir aukštos temperatūros šiluminė korozija buvo geresnė. Palyginti su tradicine lazeriu dengiama keraminėmis dalelėmis sustiprinta metalo matricos kompozitine danga, itin didelės spartos lazerinė danga pasižymi mažesne skiedimo sparta ir padidina fazės terminį pažeidimą, todėl yra atsparesnis dilimui ir atsparumas korozijai.
Pastaraisiais metais anglies nanovamzdeliai (CNT) tapo vienu iš tyrimų taškų dėl didelio atsparumo tempimui, specifinio stiprumo, Youngo modulio, tamprumo deformacijos, gero superlaidumo, optinių savybių ir šilumos laidumo. Nikeliu dengti anglies nanovamzdeliai / geležies pagrindu pagamintos amorfinės kompozicinės dangos buvo paruoštos naudojant itin didelės spartos lazerinio apvalkalo technologiją, naudojant anglies nanovamzdelius kaip kompozitinių medžiagų armavimo fazę. Tyrimai parodė, kad anglies nanovamzdeliai gali pagerinti dangų tvirtumą ir slopinti įtrūkimų susidarymą. Be to, anglies nanovamzdeliai gali būti naudojami kietam tepimui ir efektyviai sumažina dangų trinties koeficientą dėl jų savaiminio tepimo savybių. Didėjant anglies nanovamzdelių skaičiui, pagerėja atsparumas dilimui ir atsparumas korozijai.
Apibendrinant galima pasakyti, kad itin didelės spartos lazerinės dangos technologija gali būti naudojama kompozitinių medžiagų dangai paruošti, o dangos morfologija ir eksploatacinės savybės yra geresnės nei tradicinės lazerinės dengimo dangos, o tai padeda skatinti lazerinės dengimo kompozicinės dangos taikymą ir propagavimą. pramoninės gamybos.
4. Keraminė danga
Faktinėje gamyboje daugelis dalių yra susidėvėjusios aukštoje temperatūroje, pvz., aukštos temperatūros guoliai, dideli variklio turbinos rotoriaus velenai ir kt. Įprasta aukso danga arba metalo matricos kompozicinė danga yra sunku užtikrinti tinkamą dalių apsaugą tokiomis ekstremaliomis sąlygomis, nes dėl prasto veikimo aukštoje temperatūroje, o keraminės medžiagos turi itin aukštą lydymosi temperatūrą ir kietumą. Tikimasi, kad ji atliks svarbų vaidmenį šioje srityje. Tačiau šiuo metu yra mažai tyrimų apie lazeriu dengtą keraminę dangą, daugiausia dėl to, kad dangos įtrūkimų, kuriuos sukelia lazerinis apvalkalas, problemą sunku išspręsti.
Didelio kietumo keraminė danga gali būti paruošta naudojant itin didelės spartos lazerinio dengimo technologiją. Tačiau šiuo metu itin didelės spartos lazeriu dengiamos keraminės dangos tyrimų trūksta, o taikomų keraminių medžiagų sistemų yra nedaug, todėl būtina ištirti šios technologijos pritaikomumą skirtingose keraminių dangų medžiagų sistemose.
Išvada ir perspektyva
Itin didelės spartos lazerinio dengimo technologijos kūrimas ir skatinimas yra didelė pažanga medžiagų paviršių inžinerijoje, kuri apjungia paviršiaus dengimo technologijos, pvz., galvanizavimo, terminio purškimo ir garų nusodinimo, pranašumus ir sėkmingai išsprendžia efektyvumo kliūtis, ribojančias didelius tradicinės lazerinės apdailos technologijos pritaikymas mastu. Puikių eksploatacinių savybių ir be akytumo įtrūkimų dangą galima paruošti ekologiškomis sąlygomis už mažą kainą. Ji turi plačią plėtros perspektyvą. Nors itin didelės spartos lazerinės dangos dangos tyrimai buvo atlikti daug šalyje ir užsienyje, palyginti su kitomis paviršių inžinerijos technologijomis, tai vis dar yra preliminarių tyrimų stadijoje. Kuriant itin didelės spartos lazerinio dengimo technologiją ir jos trinčiai atsparias dangos medžiagas, būtina skubiai išspręsti šias dvi problemas:
1. Sukurta itin didelės spartos lazerinės apdailos medžiagos sistema, procesų duomenų bazė, įvertinimo ir taikymo standartas. Šiuo metu trūksta sistemingo itin didelės spartos lazerinių dengimo medžiagų kūrimo, o dauguma tyrėjų naudoja terminio purškimo miltelius ar kitus komercinio lydinio miltelius, o tai riboja itin didelės spartos lazerinių dengimo dangų kūrimą ir pritaikymą. Itin didelės spartos lazeriu dengiančių dangų medžiagų kūrimas turėtų būti derinamas su faktinėmis naudojimo sąlygomis, atsižvelgiant į dangos ir pagrindo suderinamumo santykį (pvz., šiluminio plėtimosi koeficientą, lydymosi temperatūros atitikimą ir dangos drėgnumą su pagrindu ir kt.). , tuo remiantis termodinaminiu skaičiavimu sukuriama atitinkama dangos medžiagų sistema. Tuo pačiu metu, kai naudojami konkretūs milteliai ir substratai, būtina ištirti pagrindinių techninių parametrų įtaką dangos mikrostruktūrai ir savybėms bei sukurti sistemingą sąsajų duomenų bazę tarp itin didelės spartos lazeriu dengiamos dangos medžiagos – proceso parametrų. - savybės. Be to, naudojant itin didelės spartos lazerines dengimo medžiagas, būtina atkreipti dėmesį į vertinimo standartus ir pagrindinius dangos kokybės ir paslaugų teikimo rodiklius, kad būtų galima pateikti nuorodas į itin didelės spartos lazerio panaudojimą pramonėje. dengimo technologija.
2. Itin didelės spartos lazerinės apkalos technologijos ir kitų medžiagų modifikavimo technologijos siūlių paruošimo technologija sukurta aukštesnės kokybės dangoms gauti. Siekiant toliau šalinti itin didelės spartos lazerinės dangos vidinius defektus ir pagerinti dangos mikrostruktūrą, reikėtų aktyviai tyrinėti išorinių pagalbinių technologijų, tokių kaip ultragarsinis laukas, mechaninė vibracija, elektromagnetinis laukas ir indukcinis šildymas, įtaką ir mechanizmą. , o dangos kokybė ir mikrostruktūra turėtų būti labai optimizuotos. Be to, tiriamos papildomo apdorojimo technologijos, tokios kaip dangos paviršiaus apdorojimas perlydant, apdorojimas stipriu verpimu (PST), paviršiaus mechaninis valcavimo apdorojimas ultragarsu (SMRT), siekiant dar labiau pagerinti dangos paviršiaus topografiją, pasiekti beveik tinklinį liejimą, sumažinti. vėlesnio paviršiaus apdorojimo išlaidas ir optimizuoti įtempių lauką dangos viduje. Pagerinta dangos vidinė mikrostruktūra ir eksploatacinės savybės.
„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio gesinimo aparatų, 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.