Cara Meningkatkan Keliatan Salutan Pelapisan Laser

1. Sebab penurunan keliatan lapisan pelapisan

(1). Tekanan

Disebabkan oleh perbezaan besar dalam pekali pengembangan haba antara bahan pelapisan dan matriks, ia adalah mudah untuk menghasilkan tegasan dalaman semasa pelapisan. Proses pelapisan adalah proses pencairan yang cepat dan pemejalan yang cepat. Dalam proses ini, akan terdapat perbezaan kecerunan suhu, dan pelbagai tegasan akan dijana, seperti tegasan tegangan terma yang disebabkan oleh penguncupan tidak sekata lapisan pelapisan disebabkan oleh kecerunan suhu yang berbeza dan pekali pengembangan haba bahan, dan tekanan organisasi yang disebabkan. oleh peralihan fasa logam dalam proses penyejukan. Dan tegasan kekangan yang disebabkan oleh penyemperitan bahagian yang tidak dikontrak apabila lapisan pelapisan mengecut disebabkan oleh perbezaan kecerunan suhu. Tegasan dalaman termasuk tegasan terma, tegasan struktur dan tegasan kekangan, dan tegasan terma ialah tegasan utama. Dalam proses pelapisan laser, keliatan patah adalah lebih rendah daripada daya tegangan terma yang dijana, yang merupakan punca utama pengeluaran retak. Retak terbentuk apabila tegasan haba melebihi had kekuatan bahan.

Keputusan menunjukkan bahawa taburan tidak seragam kromium borida dan karbida volum tinggi dalam salutan silikon karbida berasaskan nikel pelapisan laser, mengakibatkan tegasan haba yang berlebihan, adalah sebab utama retakan. Dalam proses pelapisan laser, sebatian rapuh mudah terbentuk di sempadan bijian, dan pekali pengembangan haba bagi sebatian rapuh ini dan lapisan pelapis adalah sangat berbeza, yang membawa kepada kepekatan tegasan pada sempadan bijian, dan keretakan adalah mudah terhasil daripada pengurangan keliatan.

(2). Kecacatan dalam proses pelapisan

Kecacatan kecil seperti pori dan retakan mikro juga akan berlaku semasa proses penyalut. Kewujudan liang mungkin disebabkan oleh penceraian dan pengegasan bahan dalam bahan yang disebabkan oleh laser tenaga tinggi. Kemungkinan lain ialah gas lengai diperlukan sebagai gas pelindung dalam proses pelapisan laser, dan gas pelindung akan terlibat dalam kolam lebur. Gas tertinggal di dalam kolam kondensat terlalu lewat untuk dilepaskan untuk membentuk liang. Dalam proses pemeluwapan yang cepat, kewujudan liang akan menyebabkan retakan mikro. Jika komponen seperti penyahoksigenan dan pembuatan sanga dalam serbuk pelapis tidak dapat terapung dalam masa, ia akan dipelihara dalam salutan pelapis. Kemasukan ini juga akan meningkatkan kemungkinan keretakan pada salutan dan mengurangkan kekuatan struktur dan keliatan lapisan pelapisan. Pada masa yang sama, kewujudan liang juga merupakan bantuan permulaan dan pengembangan retak. Liang-liang menjadikan lapisan salutan longgar, dan ia mudah untuk menghasilkan kepekatan tekanan di sekeliling liang-liang, yang meningkatkan kepekaan retakan dalam lapisan salutan.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi keliatan lapisan pelapisan

Keliatan patah lapisan pelapisan laser dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk pilihan bahan pelapisan, kuasa laser, kadar penyusuan serbuk dan suhu matriks pelapis. Punca utama keretakan salutan adalah tekanan dalaman yang disebabkan oleh perbezaan sifat fizikal antara lapisan pelapisan dan substrat. Apabila bahan serbuk salutan dan bahan substrat dengan sifat fizikal yang serupa dipilih, lebur dan pemejalan kedua-dua bahan hampir disegerakkan, yang boleh mengurangkan kemungkinan keretakan lapisan salutan dengan berkesan dan meningkatkan keliatan salutan. Parameter proses pelapisan laser juga mempunyai pengaruh langsung pada penjanaan retak. Dengan peningkatan kuasa laser, retakan salutan mula-mula meningkat dan kemudian berkurangan, dan kadar pengimbasan laser dan kadar penyusuan serbuk juga mempunyai kesan yang sama. Rawatan prapanas substrat sebelum pelapisan boleh mengurangkan kecerunan suhu dengan ketara antara kolam lebur dan substrat dan meningkatkan pengagihan tegasan lapisan pelapisan.

1. Pengoptimuman komposisi serbuk pelapisan

Pelapisan laser adalah untuk mencairkan serbuk dan matriks untuk membentuk salutan metalurgi, prestasi salutan dan pemilihan serbuk dan rawatan adalah sangat penting. Keliatan salutan aloi amorf berasaskan Fe adalah agak lemah, dan ia adalah sangat mudah untuk menghasilkan keretakan dalam proses penyediaan atau dalam penggunaan sebenar kerana tegasan yang ditetapkan dalam zon ricih dalaman. Rim terus mengembang sehingga patah rapuh berlaku, tetapi struktur susunan atom khas yang tidak teratur dan tiada sempadan kristal menjadikan kristal amorf berasaskan besi mempunyai rintangan haus dan rintangan kakisan yang sangat baik. Zon ricih dalaman aloi amorfus mudah menyebabkan kepekatan tegasan, di mana retakan mikro mudah terbentuk, dan pengembangan retakan mikro boleh menghasilkan retakan patah. Salutan dengan kekerasan dan keliatan yang tinggi diperolehi dengan ujian pelapisan laser pada permukaan plat keluli selepas mencampurkan tiub nano karbon bersalut nikel dengan serbuk amorf berasaskan besi dengan pengilangan bebola. Didapati bahawa struktur komposit nanohablur amorf dengan keliatan yang baik telah terbentuk dalam salutan selepas tiub nano karbon bersalut nikel ditambah. Sementara itu, penyaduran nikel dan pengilangan bebola berkesan boleh mengelakkan pembentukan karbida rapuh dalam proses pelapisan laser, untuk memastikan salutan mempunyai keliatan patah yang baik.

Penambahan jumlah unsur nadir bumi yang sesuai boleh meningkatkan kadar penyerapan serbuk kepada pancaran laser bertenaga tinggi, menjadikan serbuk pelapis cair secara sekata dan sepenuhnya, lebih baik membentuk ikatan metalurgi dengan matriks, mengurangkan kebarangkalian keliangan, dan boleh digunakan untuk menghomogenkan, larutan pepejal peneguhan kuat dan kuat salutan karbida bersimen.

2. Lapisan peralihan tambahan

Menggunakan serbuk dengan keliatan yang baik dan padanan yang baik dengan sifat fizikal matriks sebagai lapisan bawah, iaitu menetapkan lapisan peralihan atau lapisan kecerunan di tengah-tengah matriks dan lapisan salutan boleh mengurangkan tegasan dalaman antara lapisan salutan. dengan kekerasan tinggi dan matriks, dan mengurangkan keretakan yang disebabkan oleh tekanan yang berlebihan. Zon peralihan perantaraan boleh mengurangkan tegasan sisa yang disebabkan oleh pekali pengembangan haba yang berbeza antara substrat dan lapisan pelapisan, dengan itu meningkatkan keliatan salutan dan mencegah keretakan salutan. Lapisan salutan Ni20Cr diendapkan pada permukaan keluli mati sebagai lapisan asas, dan kemudian dua lapisan salutan Ni60A didepositkan secara berterusan pada salutan Ni20Cr. Keputusan menunjukkan bahawa penggunaan salutan Ni20Cr sebagai lapisan asas boleh meningkatkan ikatan metalurgi antara salutan dan substrat dengan berkesan. Sangat mengurangkan retak, liang dan kecacatan lain dalam salutan.

3. Pengoptimuman parameter proses

Dalam proses pelapisan laser, kuasa pancaran laser P, kadar pengimbasan V, diameter titik D, dan lain-lain mempunyai kesan penting ke atas kualiti lapisan pelapisan. Kadar pelepasan cair adalah penjelmaan jisim salutan, dan kadar pelepasan cair dipengaruhi oleh tenaga spesifik E.

Keputusan menunjukkan bahawa tenaga spesifik E yang terlalu besar atau terlalu kecil tidak kondusif untuk mendapatkan salutan dengan prestasi cemerlang. Jika E terlalu rendah, kadar pencairan salutan akan sama rendah, matriks dan lapisan salutan tidak dapat memperoleh ikatan metalurgi yang baik, dan permukaan lapisan salutan juga terdedah kepada retakan keliangan dan kecacatan lain. Jika tenaga spesifik E terlalu tinggi, kadar pencairan akan meningkat dengan sewajarnya, dan logam dalam kolam lebur akan bercampur sepenuhnya, dan sifat serbuk pelapisan yang sangat baik tidak dapat digunakan. Didapati bahawa kelajuan pengimbasan laser terlalu cepat, mengakibatkan pembentukan lapisan pelapis yang tidak sekata, kelajuan pengimbasan terlalu perlahan, akan membentuk struktur kristal yang lebih besar, kelajuan pengimbasan yang sesuai boleh memperoleh lapisan pelapis yang agak padat dan keliatan yang lebih baik.

3. Rawatan haba

(1)Panaskan dan selepas rawatan haba

Rawatan haba salutan salutan laser pada asasnya adalah untuk memerintahkan fasa dan menyeragamkan unsur-unsur dalam salutan. Pemanasan awal substrat yang betul boleh mengurangkan kecerunan suhu dalam salutan dengan berkesan, mengurangkan tegasan haba dan meningkatkan keliatan salutan. Keputusan menunjukkan bahawa pemanasan awal matriks yang betul boleh mengurangkan kadar penyejukan lapisan pelapisan, mengurangkan tegasan baki dan menghalang penjanaan retak. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, keretakan boleh diperhatikan apabila matriks tidak dipanaskan terlebih dahulu (anak panah menunjukkan), tetapi tiada retakan yang jelas dapat dilihat apabila matriks dipanaskan pada 200 darjah .

Untuk meningkatkan keliatan lapisan pelapisan dan mengurangkan kecenderungan keretakan salutan, kaedah matriks yang dipanaskan adalah agak mudah, dan kadang-kadang tidak dapat mencapai kesan yang diharapkan. Didapati bahawa pemanasan awal dan pemeliharaan haba boleh mengurangkan kadar penyejukan kolam lebur dengan ketara, dengan itu meningkatkan taburan suhu kolam lebur, mengurangkan fasa keras eutektik antara kristal, meningkatkan fasa mulur dalam proses lebur, yang menjadikan keliatan lapisan pelapisan meningkat dan tegasan haba baki berkurangan, dan retakan berkurangan atau hilang. Rawatan haba serbuk boleh meningkatkan keupayaan ikatan serbuk dan fasa bertetulang, dan juga meningkatkan kekerasan dan keliatan salutan pelapisan. Rawatan haba salutan yang diperolehi boleh menghomogenkan salutan, mengurangkan ketumpatan kecacatan salutan dengan ketara, melepaskan tekanan sisa salutan, dan meningkatkan kekuatan dan keliatan salutan. Rawatan selepas haba boleh meningkatkan kekuatan tegangan dan rintangan retak salutan dan nisbah pemanjangan, kekuatan hasil dan kekuatan tegangan muktamad lapisan pelapisan.

Pemanasan awal dan rawatan selepas haba boleh mengurangkan kecerunan suhu kolam lebur dengan ketara, meningkatkan keliatan dan menghalang penjanaan keretakan, tetapi proses prapemanasan dan rawatan selepas haba akan menghasilkan suhu yang terlalu tinggi, yang mudah menjejaskan pengagihan tekanan dalaman. bahagian berdinding nipis, dan boleh menyebabkan ubah bentuk bahan kerja. Oleh itu, prapemanasan dan rawatan selepas haba adalah terhad dalam mengukuhkan atau membaiki bahagian berdinding nipis ketepatan.

(2) Pencairan semula laser

Satu atau lebih pencairan semula laser serta-merta selepas pelapisan laser boleh menghapuskan kecacatan permukaan salutan dan meningkatkan keliatan salutan. Salutan komposit Ni60/50%WC tanpa retak diperolehi dengan pelapisan laser + rawatan peleburan semula pada 45 permukaan keluli. Didapati bahawa pencairan semula laser mempunyai fungsi ekzos sanga sekunder, menyembuhkan retakan, memperbaiki kekasaran permukaan, dan meningkatkan ketidakseragaman dan kekompakan struktur salutan. Salutan amorf berasaskan Fe disediakan dengan tiga kaedah pengimbasan laser, iaitu, pengimbasan laser pertama memanaskan matriks, pelapisan laser kedua membentuk salutan amorf, dan kemudian peleburan laser ketiga salutan amorf mendapat salutan tidak retak. . Pencairan semula laser pada asasnya menghapuskan kecacatan salutan, dan meningkatkan modulus keanjalan dan keliatan salutan dengan sangat baik.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ialah syarikat berteknologi tinggi yang mengkhusus dalam R&D, pembuatan dan penjualan mesin pelapisan laser automatik, mesin pelapisan laser berkelajuan tinggi, mesin pelindapkejutan laser, mesin kimpalan laser dan peralatan percetakan 3D laser. Produk kami adalah kos efektif dan dijual di dalam dan luar negara. Jika anda berminat dengan produk kami, sila hubungi kami di bob@gshenglaser.com.