金型材料のレーザー被覆解析

製品加工に一般的に使用される金型材料に対してレーザークラッド試験を実行し、クラッド層の深さとプロセスパラメータの関係、断面の微小硬度の変化、合金元素の存在と分布、摩耗の変化を研究します。サンプルの耐性やトレンドなどを考慮して、金型の性能を向上させ、金型の寿命を延ばすためにレーザークラッディング技術を使用する可能性を調査します。

(1) クラッド層の深さ。 レーザー出力の増加に伴い、シングルパスクラッド層の深さはより速く増加しますが、出力が1.3kWに達すると、深さの増加は少なくなり、基本的に限界深さに達します。 データ回帰処理によって得られた曲線フィッティング式は、Du003d-0.0929P2+0.9091P+0.776、PÎ(700,1300)、D はクラッド層の深さ、mm です。 P はレーザー出力、W です。 オーバーラップ率が 10% で、異なるレーザー パラメータで複数のクラッドを実行した場合、クラッドの深さは 1.65 ～ 2.62 mm で、レーザーの予熱なしで最も不均一な深さがあり、クラッド材料に WC を添加した後、クラッドの凹凸が大きくなります。クラッド層の深さのばらつきはより深刻であり、クラッド層の深さのばらつきは悪化する。

(2) クラッド層の硬度。 合金粉末とレーザープロセスに関係なく、クラッディング後の表面硬度は高く、表面下層の硬度は最も高く、945HV0.2に達することがあります。クラッド合金粉末を 25% 添加した後でも、硬度はあまり増加しません。 レーザークラッド後のクラッド層の構造は不均一になります。 表層は鋳造組織ですが、表層と基材付近の溶融池底部は焼入れ組織となっており、基材は元の焼き戻し組織を維持しています。 したがって、硬度のピークは表面ではなく表層に現れます。 クラッド層は主に第二相の固溶強化、細粒強化、分散強化により硬度を向上させる。

(3) 耐摩耗性。 同じ実験条件下では、マトリックスサンプルの摩耗は最大で 39.4g に達しますが、レーザークラッド表面の耐摩耗性は大幅に改善され、絶対摩耗はわずか 9.3g であり、相対摩耗抵抗は最高に達します。クラッディング 従来の 4.24 倍。これは、レーザークラッディングが表面の耐摩耗性を大幅に向上できることを示しています。 粉末を被覆合金に添加する前後で、表面の耐摩耗性は大きく変化しません。 クラッドサンプルの摩耗表面には多数の小さな平面と、滑り方向と一致する細長い傷があり、摩擦試験中にレーザークラッド表面が凝着摩耗だけでなく摩耗摩耗にもさらされたことを示しています。 測定された摩耗量は、これら 2 種類の摩耗の複合効果の結果です。

(4) 組織構造。 合金粉末の添加の有無に関係なく、クラッド層の構造は非常に類似しています。 溶融池の底部付近では、ニッケル・クロム・シリコン固溶体と低融点ニッケル基共晶マトリックス上に分布する粒状と短い棒の混合構造の2種類があります。 これは典型的なプレーナ型エピタキシャル成長構造です。もう 1 つは、溶融池の中央および表面でほぼ熱流の方向に沿って成長する樹枝状構造です。 クラッド層全体の構造は、平面結晶と樹枝状結晶の混合構造となっている。 走査電子顕微鏡下では、クラッド層の共晶構造がより明白であり、非常に整然と配置された微細な樹枝状結晶が示されています。 炭化タングステンの添加により構造は変化せず、所望の炭化タングステンの超硬スポットは観察されなかった。 クラッドの冷却プロセス中に、タングステンの一部はクロム、ホウ素などと複合相を形成し、一部は共晶マトリックスに溶解します。 デンドライト領域とデンドライトの分光分析によると、デンドライト領域はニッケルベースの固溶体であり、一定量のクロムが含まれており、タングステン含有量は低いですが、デンドライト間のタングステン含有量が高く、炭化タングステンであることがわかります。高温になっています。 溶融および冷却後、炭化タングステンは消失し、W3.2Cr1.8B などの他の第 2 相の形で樹枝状結晶間に分布します。3