Дослідження боротьби з тріщинами на покритті зі сплаву Ni60 лазерного покриття

Лазерне плакування — це технологія, яка використовує високоенергетичний лазерний промінь як джерело тепла для плавлення та затвердіння наповнювача, нанесеного на поверхню підкладки, утворюючи металургійний зв’язок між ними та покращуючи властивості поверхні. Порівняно з іншими технологіями зміцнення поверхні лазерне наплавлення має низку переваг, таких як швидка швидкість охолодження, легке металургійне з’єднання між покриттям і підкладкою, невелика зона термічного впливу, низька швидкість розведення, невелика деформація підкладки, проста автоматизація та відсутність забруднення. Таким чином, технологія має широкі перспективи застосування в аерокосмічній промисловості, гірничому машинобудуванні, нафтохімічній, автомобільній, судновій, електроенергетиці, залізничній та інших галузях.

Однак лазерне облицювання — це швидкий процес нагріву та охолодження. Температурний градієнт підкладки та шару облицювання, нерівномірний розподіл твердої фази в шарі облицювання та різниця у фізичних властивостях між шаром облицювання та матричним матеріалом матимуть певний вплив на стабільність розмірів та механічні властивості шару облицювання. , що призведе до виникнення та поширення тріщин. Утворення тріщин у наплавлювальному шарі має великий вплив на довговічність деталей, що є актуальною проблемою, яку необхідно вирішити при промисловому застосуванні технології лазерного наплавлення.

Лазерне наплавлення - це процес швидкого нагріву та охолодження та складна металургійна реакція. В даний час дослідження тріщин облицювального шару в основному зосереджені на одному методі контролю, а систематичних досліджень бракує. У цьому дослідженні шар наплавлення зі сплаву Ni60 був підготовлений на поверхні сталі 42CrMo за допомогою попередньо нанесеної порошкової лазерної технології наплавлення. Спочатку було проаналізовано механізм утворення тріщини та чутливість до тріщини, а потім було вивчено вплив різної потужності лазера та температури попереднього нагрівання на тріщину, щоб забезпечити еталон для контролю розтріскування сплаву на основі нікелю для лазерного покриття.

1. Контрольний матеріал

У цьому випробуванні легована сталь 42CrMo обрана як матеріал матриці під час випробування лазерного наплавлення, а розмір круглої пластини становить Φ150 мм × 10 мм. Відшліфуйте поверхню сталі 42CrMo наждачним папером перед лазерним покриттям і очистіть її спиртом і ацетоном, щоб переконатися, що на підкладці немає інших забруднень. Порошок для покриття був обраний зі сплаву Ni60, а розмір частинок становив 53 ~ 150 мкм. Хімічний склад сплаву Ni60 наведено в таблиці 1.

                                                                         Таблиця 1. Хімічний склад сплаву Ni60                                                 %

2. Методи випробувань

Лазер LWS-1000 Nd:YAG був обраний для лазерного наплавлення шляхом попереднього нанесення порошку та процесу з кількома колами. Параметри підготовки зразків наступні: потужність лазера 270 ~ 300 Вт, швидкість сканування 300 мм/хв, температура попереднього нагрівання 170 ~ 270 градусів, швидкість перекриття 50%. Після випробування лазерного покриття використовувався стереоскоп Zeiss Stemi305 для спостереження за морфологією поверхні шару покриття. Підготовлений шар облицювання розрізають на зразки розміром 5 мм × 10 мм × 10 мм, а потім розчин HCl + HNO3 з об’ємним співвідношенням 3 ∶ 1 використовують для корозії поперечного перерізу полірованого шару облицювання. Металографічний мікроскоп Jiangnan MR5000 і скануючий електронний мікроскоп Regulus8230 використовувалися для спостереження за мікроструктурою шару оболонки Ni60, а EDS використовувався для аналізу розподілу елементів поблизу та без тріщин у шарі оболонки якісно та кількісно. Для вимірювання мікротвердості поперечного перерізу накладного шару використовувався цифровий твердомір мікроВіккерса VTD401. Навантаження становило 50 г, час витримки 10 с. Фазу аналізували за допомогою рентгенівського дифрактометра з обертовою мішенню D/MAX2500VL/PC.

1. Мікроструктура шару оболонки в основному складається з - (Fe, Ni), Fe0.64Ni0.36 і M23C6. Тріщини в цьому випробуванні в основному є наскрізними тріщинами, які зазвичай походять від поверхні шару облицювання і поширюються на з’єднання шару облицювання та матриці, і більшість тріщин безпосередньо поширюються через весь шар облицювання. Різниця теплових властивостей між матрицею та шаром оболонки, температурний градієнт і сегрегація твердої фази в шарі оболонки мають певний вплив на чутливість до тріщин.

2. Зі збільшенням потужності лазера руйнування тріщин у шарі облицювання очевидно покращується. При потужності 290 Вт у шарі покриття є лише кілька тріщин і зберігаються хороші механічні властивості. При подальшому збільшенні потужності швидкість розрідження шару облицювання стає занадто великою, що призводить до зниження його продуктивності.

3. Зі збільшенням температури попереднього підігріву тріщинуватість шару покриття поступово зменшується. Коли температура попереднього нагрівання становить 270 градусів, у шарі облицювання залишається лише невелика кількість тріщин, але занадто висока температура попереднього нагріву погіршить характеристики підкладки та шару облицювання, тому попередній нагрів при вищій температурі не проводиться.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. — це високотехнологічне підприємство, що спеціалізується на дослідженнях і розробках, виробництві та продажі автоматичних лазерних наплавлювальних машин, високошвидкісних лазерних наплавлювальних машин, лазерних гартівних машин, лазерних зварювальних машин і обладнання для лазерного 3D-друку. Наша продукція є економічно ефективною та продається всередині країни та за кордоном. Якщо ви зацікавлені в наших продуктах, зв’яжіться з нами за адресою bob@gshenglaser.com.