Mikroštruktúra a vlastnosti vysokorýchlostného laserového povlaku Ni60 povlak na povrchu ocele s vysokým obsahom mangánu

Pri rázovom zaťažení spôsobí oceľ s vysokým obsahom mangánu veľké množstvo dislokačných upchávok v blízkosti povrchu, čo vedie k výraznému mechanickému spevneniu, zatiaľ čo vnútro si zachováva určitú húževnatosť, takže má dobrú odolnosť proti opotrebeniu povrchu a celkovú húževnatosť a je široko používaná v spracovanie drviacimi kladivami a výroba banských strojov s nezastupiteľnou úlohou. Pri dlhom pracovnom procese v dôsledku korózie a nárazu vody, rudy atď. sa hlava kladiva ľahko opotrebováva na jednej strane, tvorba veľkosti je nešťastná a je potrebné zastaviť na výmenu. alebo oprava ovplyvňuje efektivitu výroby. V dôsledku vysokého uhlíkového ekvivalentu ocele s vysokým obsahom mangánu je zvárateľnosť zlá
V procese zvárania sa trhliny ľahko spôsobujú v blízkosti tavnej línie tepelne ovplyvnenej zóny v dôsledku precipitácie karbidov, čo sťažuje opravu vysokomangánovej ocele tradičnými metódami zvárania na povrch a je potrebné použiť malý tepelný príkon, nútený chladenie, sekundárne vytvrdzovanie vodou a iné metódy na opravu povrchového zvárania, ktoré je náročné a vyžaduje vysoké technické požiadavky na opravárenský personál. Môže tiež použiť oblúkové zváranie elektródou z nehrdzavejúcej ocele ako spodný a povrchový kryt zváracej elektródy, ale efektívnosť výroby je nízka a následné obrábanie je veľké, čo zlepšuje náklady na opravy dielov a znižuje efektivitu výroby podnikov.

Hlavnou črtou technológie vysokorýchlostného laserového plátovania je to, že zmenou polohy laserového lúča a kovového prášku je možné prášok roztaviť v letovom priestore a na povrchu matrice sa vytvorí len malá zásoba roztoku. Tepelný príkon procesu opláštenia sa ďalej znižuje za predpokladu zabezpečenia metalurgického spojenia. Súčasne je možné regulovať hrúbku obkladovej vrstvy. Miera riedenia je menšia ako 1 %. Nízka drsnosť povrchu. Môže výrazne znížiť množstvo opracovania dielov po opláštení a poskytnúť nový nápad a nový spôsob opravy ocele s vysokým obsahom mangánu.

V tomto príspevku je ako príklad uvedený ZGMn13, materiál používaný na hlavu kladiva banského drviča. Na nanášanie prášku Ni60 na jeho povrch bol použitý vysokorýchlostný laserový systém plátovania a ortogonálnym testom a analýzou rozsahu sa získali optimálne parametre procesu. Môže poskytnúť základ pre niektoré technické parametre pre banské podniky na použitie technológie vysokorýchlostného laserového plátovania na opravu ocele s vysokým obsahom mangánu.

1. Príprava vzorky

Skúšobným materiálom bola oceľová doska ZGMn13 po úprave tvrdením vodou a chemické zloženie je uvedené v tabuľke 1. Oceľová doska sa frézkou spracuje na vzorku s rozmermi 200 mm x 100 mm x 10 mm. Horný a spodný povrch vzorky sú spracované brúskou na Ra1,6 a zvyšné štyri povrchy nie sú potrebné na drsnosť. Horný povrch vzorky, ktorá sa má roztaviť, sa zotrel acetónom a etanolom na odmastenie a vysušenie. Pre povlakovú vrstvu je vybraný prášok z samotavnej zliatiny Ni60 s hrúbkou 45 ~ 106 μm a jeho chemické zloženie je uvedené v tabuľke 1. Pred nanesením povlaku by sa mal prášok poslať do sušiaceho boxu a sušiť pri teplote 150 stupňov počas 1 hodiny, aby sa odstránili vlhkosť obsiahnutá v prášku, zabraňujú tvorbe zhlukov prášku a zabezpečujú rovnomernú kontinuitu dodávania prášku počas procesu obaľovania.

                                                           Tabuľka 1 Chemické zloženie prášku ZGMn13 a Ni60 (hmotnostný podiel, %)

2. Testovacia metóda

Na prípravu vzorky plátovania sa použilo vysokorýchlostné laserové zariadenie na plátovanie. Povlaky Ni60 s plochou 40 mm × 10 mm a hrúbkou 1,5 ~ 2,0 mm boli pripravené šiestimi jednovrstvovými procesmi. Aby sa predišlo prasklinám a nadmernému vnútornému namáhaniu v procese opláštenia, vzorka bola pred opláštením predhriata, predhriata a udržiavaná pri 150 stupňoch počas 1 hodiny a test plátovania bol vykonaný ihneď po predhriatí podľa skúšobných parametrov. v tabuľke 2. Priemer laserového bodu je 1,5 mm, miera väzby je 60 % a kapacita rozostrenia je 15 mm. Plynný argón sa používa ako prívod prášku a ochranný plyn.

                                                                                         Tabuľka 2 Parametre testu laserového povlaku

1. Skúška penetrácie farieb ukazuje, že kvalita vytvárania povrchu obkladovej vrstvy je lepšia a nevyskytujú sa žiadne defekty, ako sú praskliny a póry, keď sa test povlaku vysokorýchlostným laserom vykonáva po držaní pri 150 stupňoch počas 1 hodiny.

2. Rozsahová analýza ortogonálneho testu a výsledky testov vzoriek povlaku ukazujú, že najlepšie parametre procesu nanášania prášku Ni60 na materiál ZGMn13 sú výkon lasera 1 200 W, rýchlosť skenovania 4 mm/s a rýchlosť podávania prášku 7,5 g/min. Za takýchto podmienok môže tvrdosť dosiahnuť 811,41 HV. Je to asi 2,8-násobok základného materiálu a koeficient trenia je 0,367, čo je v porovnaní so základným materiálom znížené o 37,7 %, odolnosť proti opotrebeniu sa zvýši 1,6-krát a miera opotrebenia je asi 38 % základného materiálu. materiál.

3. Prostredníctvom analýzy OM, XRD a BSE je možné vidieť, že povlaková vrstva pozostáva hlavne z -Ni dendritov, dendritických dendritov, kvetinových tvrdých boridových fáz CrB a sivých tvrdých karbidových fáz Cr7C3 a Cr23C6. Vyššie uvedená tvrdá fáza zlepšuje odolnosť obkladovej vrstvy proti opotrebovaniu.