Analisis hubungan antara retak dan tekanan dalaman sisa dalam proses pelapisan laser
Sebagai teknologi utama dalam bidang seperti pembuatan mekanikal dan aeroangkasa, pelapisan laser biasanya digunakan untuk pembaikan bahagian, pengukuhan permukaan, dan penyediaan salutan berfungsi. Walaupun ciri terasnya "pemanasan cepat dan penyejukan cepat" membolehkan pelapisan yang cekap, ia dengan mudah mendorong tekanan dalaman sisa antara lapisan pelapisan dan substrat. Apabila tekanan dalaman melebihi kekuatan hasil lapisan pelapisan, retak memulakan, yang serius mempengaruhi kualiti produk dan hayat perkhidmatan. Artikel ini secara sistematik menganalisis jenis, punca tekanan dalaman sisa dalam pelapisan laser dan korelasi mereka dengan retak, memberikan rujukan teoritis untuk menyelesaikan masalah retak dalam industri.
Laser Cladding Tekanan Thermal: Faktor Pemandu Utama untuk Pembentukan Retak
Tekanan terma adalah tekanan dalaman sisa yang mempunyai kesan terbesar terhadap retak dalam pelapisan laser, dan pembentukannya secara langsung berkaitan dengan "perbezaan suhu" dan "perbezaan dalam pekali pengembangan haba". Semasa tindakan laser, lapisan pelapisan segera dipanaskan ke keadaan cair, manakala suhu substrat adalah dekat dengan suhu bilik, mengakibatkan perbezaan suhu yang signifikan antara kedua -dua. Dalam fasa penyejukan, lapisan pelapisan perlu mengecut dengan cepat; Walau bagaimanapun, disebabkan oleh substrat yang mempunyai pekali pengembangan haba yang lebih rendah daripada lapisan pelapisan (contohnya, aloi pelapik dan substrat keluli karbon), pengecutan substrat jauh lebih kecil. Pengecutan lapisan pelapisan dikekang oleh substrat, yang membawa kepada pengumpulan tegangan tegangan. Kajian simulasi pada multi - lulus pelapisan laser menunjukkan bahawa "pengembangan dan penguncupan terma" ini juga menyebabkan ubah bentuk yang tidak rata dari lapisan pelapisan, menguatkan kepekatan tekanan dan akhirnya menjadi dorongan teras untuk permulaan retak.
Tekanan struktur laser pelapisan: bahaya berpotensi yang disebabkan oleh transformasi fasa mikroskopik
Tekanan struktur berasal dari transformasi fasa kristal "logam cecair kepada logam pepejal" semasa proses pelapisan laser, akibat transformasi struktur mikroskopik yang tidak rata. Selepas bahan pelapisan dan substrat cair, logam cecair membentuk pelbagai jenis struktur pepejal (seperti martensit dan austenit) semasa penyejukan dan pemejalan, dan terdapat perbezaan dalam jumlah tertentu struktur yang berbeza. Sementara itu, perbezaan komposisi antara lapisan pelapisan dan substrat (misalnya, lapisan pelapisan mengandungi unsur -unsur seperti tungsten dan kromium, manakala substrat adalah keluli biasa) terus memperluaskan perbezaan dalam struktur mikroskopik selepas penghabluran, yang membawa kepada "ketidakpatuhan" dalam perubahan volum. Penalaan ini dikekang dalam lapisan pelapisan dan akhirnya berubah menjadi tekanan struktur. Walaupun kesannya terhadap retak lebih lemah daripada tekanan terma, ia menimbulkan tekanan - kawasan yang lemah di dalam lapisan pelapisan, menyediakan saluran untuk penyebaran retak.
Tekanan kekangan pelapisan laser: titik risiko patah dengan dua - transformasi peringkat
Tekanan kekangan adalah tekanan yang dihasilkan apabila lapisan pelapisan dikekang oleh substrat semasa dua peringkat "pemanasan dan pengembangan" dan "penyejukan dan pengecutan", dan terdapat proses transformasi tekanan yang jelas. Di peringkat pemanasan, bahan cair pertama di kolam cair berkembang apabila dipanaskan, tetapi substrat sekitarnya kekal dalam keadaan tegar suhu - yang rendah, menyekat pengembangan, sehingga menghasilkan tekanan mampatan di dalam lapisan pelapisan. Di peringkat penyejukan, lapisan pelapisan yang dipanaskan (dan salutan komposit) perlu mengecut, tetapi dihadkan oleh substrat dengan suhu yang lebih rendah dan ketegaran yang lebih tinggi, jadi tekanan mampatan secara beransur -ansur berubah menjadi tegangan tegangan. Kajian telah menunjukkan bahawa ketangguhan lapisan pelapisan laser pada umumnya rendah, dan tekanan muktamad yang mereka dapat menahan jauh lebih rendah daripada nilai kritikal untuk patah rapuh yang disebabkan oleh tekanan tegangan, menjadikan tekanan kekangan titik risiko penting untuk permulaan retak.
Perbezaan dalam kesan tiga jenis tekanan dalaman sisa pada retak dalam pelapisan laser
Walaupun ketiga -tiga jenis tekanan dalaman sisa dalam pelapisan laser semua mendorong retak, sebab dan kesannya adalah berbeza. Dari perspektif sebab teras: Tekanan terma berasal dari perbezaan suhu makroskopik dan perbezaan harta bahan; Tekanan struktur berasal dari perubahan jumlah yang disebabkan oleh transformasi fasa mikroskopik; Tekanan kekangan adalah tindak balas pengembangan dan penguncupan di bawah kekangan substrat. Dari perspektif Ijazah Impak: Tekanan Thermal mempunyai kesan memandu terkuat pada retak, yang dapat menembusi lapisan pelapisan - antara muka substrat dan menyebabkan keretakan interfacial; Tekanan kekangan secara langsung mencetuskan patah rapuh akibat tekanan tegangan, dengan kesan kedua yang paling kuat; Tekanan struktur terutamanya tertumpu di dalam lapisan pelapisan, kebanyakannya menyebabkan microcracks tempatan. Dari perspektif ciri -ciri pengedaran: Tekanan terma tidak teragih; Tekanan kekangan mempunyai transformasi tahap yang jelas; Tekanan struktur tertumpu di kawasan aktif transformasi fasa.
Komponen teras sistem pelapisan laser
Petunjuk untuk kawalan retak pelapisan laser
Ringkasnya, intipati retak pelapisan laser adalah hasil daripada tekanan dalaman sisa yang melebihi kapasiti galas lapisan pelapisan. Antaranya, tekanan terma adalah faktor pemacu teras, tekanan kekangan adalah faktor pencetus langsung, dan tekanan struktur mewujudkan keadaan untuk penyebaran retak. Berdasarkan ini, kawalan keretakan pelapisan laser harus memberi tumpuan kepada "mengurangkan tekanan haba", seperti mengoptimumkan kuasa laser dan kelajuan pengimbasan untuk melambatkan kadar penyejukan, atau memilih bahan pelapisan dengan pekali pengembangan haba yang memadankan substrat. Pada masa yang sama, tekanan struktur dapat dikurangkan dengan menyesuaikan komposisi bahan pelapisan untuk meminimumkan perbezaan struktur mikroskopik, dan tekanan kekangan dapat dikurangkan dengan memanaskan substrat. Dengan menganalisis hubungan antara tiga jenis tekanan dalaman dan keretakan dalaman, artikel ini memberikan arah yang jelas untuk pengoptimuman proses teknologi pelapisan laser, membantu meningkatkan kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan laser - produk berpakaian.