Cấu trúc và tính chất của lớp phủ Ni60 phủ Laser tốc độ cao trên bề mặt thép mangan cao

Dưới tác dụng của tải trọng, thép mangan cao sẽ tạo ra số lượng lớn các điểm trật khớp gần bề mặt, khiến công việc bị cứng lại đáng kể, đồng thời bên trong vẫn duy trì được độ dẻo dai nhất định nên có khả năng chống mài mòn bề mặt tốt và độ dẻo dai tổng thể, được sử dụng rộng rãi trong chế biến búa nghiền và sản xuất máy móc khai thác mỏ, với vai trò không thể thay thế. Trong quá trình làm việc lâu dài, do bị ăn mòn và tác động của nước, quặng, v.v., đầu búa dễ bị mòn một bên, hình thành kích thước không ổn định và cần phải dừng lại để thay thế. hoặc sửa chữa ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Do có hàm lượng carbon tương đương cao nên thép mangan cao nên khả năng hàn kém, đặc biệt là
Trong quá trình hàn, các vết nứt dễ gây ra gần đường nóng chảy của vùng ảnh hưởng nhiệt do kết tủa cacbua, gây khó khăn cho việc sửa chữa thép có hàm lượng mangan cao bằng phương pháp hàn bề mặt truyền thống và cần sử dụng nhiệt lượng đầu vào nhỏ, cưỡng bức. làm mát, làm cứng nước thứ cấp và các phương pháp khác để sửa chữa mối hàn bề mặt, khó khăn và đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao đối với nhân viên sửa chữa. Nó cũng có thể sử dụng hàn hồ quang điện cực bằng thép không gỉ làm vỏ điện cực hàn đáy và bề mặt, nhưng hiệu quả sản xuất thấp và khối lượng công việc gia công tiếp theo lớn, giúp cải thiện chi phí sửa chữa các bộ phận và giảm hiệu quả sản xuất của doanh nghiệp.

Đặc điểm chính của công nghệ phủ laser tốc độ cao là bằng cách thay đổi vị trí của chùm tia laser và bột kim loại, bột có thể tan chảy trong không gian bay và chỉ hình thành một vũng dung dịch nhỏ trên bề mặt ma trận. Lượng nhiệt đầu vào của quá trình ốp được giảm hơn nữa trên cơ sở đảm bảo liên kết luyện kim. Đồng thời, độ dày của lớp ốp có thể kiểm soát được. Tỷ lệ pha loãng nhỏ hơn 1%. Độ nhám bề mặt thấp. Nó có thể làm giảm đáng kể số lượng gia công của các bộ phận sau khi ốp, đồng thời đưa ra ý tưởng mới và phương pháp mới để sửa chữa thép mangan cao.

Trong bài báo này, ZGMn13, vật liệu dùng làm đầu búa của máy nghiền mỏ được lấy làm ví dụ. Hệ thống phủ laser tốc độ cao được sử dụng để phủ bột Ni60 lên bề mặt của nó và các thông số quy trình tối ưu thu được bằng thử nghiệm trực giao và phân tích phạm vi. Nó có thể cung cấp một số thông số kỹ thuật cơ bản cho các doanh nghiệp khai thác sử dụng công nghệ ốp laser tốc độ cao để sửa chữa thép mangan cao.

1. Chuẩn bị mẫu

Vật liệu thử nghiệm là tấm thép ZGMn13 sau khi xử lý nước cứng và thành phần hóa học được thể hiện trong Bảng 1. Tấm thép được xử lý thành mẫu 200 mm × 100 mm × 10 mm bằng máy phay. Bề mặt trên và dưới của mẫu được xử lý bằng máy mài đạt Ra1.6, bốn bề mặt còn lại không cần độ nhám. Bề mặt trên của mẫu cần nấu chảy được lau bằng axeton và etanol tương ứng để tẩy dầu mỡ và làm khô. Bột hợp kim tự nóng chảy Ni60 có kích thước 45 ~ 106 μm được chọn cho lớp phủ và thành phần hóa học của nó được thể hiện trong Bảng 1. Trước khi phủ, bột phải được gửi đến hộp sấy và sấy khô ở 150 độ trong 1 giờ để loại bỏ độ ẩm có trong bột, ngăn ngừa sự vón cục của bột và đảm bảo sự phân phối bột liên tục đồng đều trong quá trình ốp.

                                                           Bảng 1 Thành phần hóa học của bột ZGMn13 và Ni60 (phần khối lượng, %)

2. Phương pháp kiểm tra

Thiết bị ốp laze tốc độ cao được sử dụng để chuẩn bị mẫu ốp. Lớp phủ Ni60 có diện tích 40 mm × 10 mm và độ dày 1,5 ~ 2,0 mm được chuẩn bị bằng sáu quy trình một lớp. Để tránh các vết nứt và ứng suất bên trong quá mức trong quá trình ốp, mẫu được làm nóng trước trước khi ốp, làm nóng trước và giữ ở 150 độ trong 1 giờ, và thử nghiệm lớp phủ được thực hiện ngay sau khi gia nhiệt trước theo các thông số thử nghiệm trong Bảng 2. Đường kính điểm laser là 1,5 mm, tỷ lệ liên kết là 60% và khả năng làm mờ là 15 mm. Khí Argon được sử dụng làm khí nạp và bảo vệ bột.

                                                                                         Bảng 2 Thông số kiểm tra lớp phủ bằng laser

1. Thử nghiệm độ xuyên màu cho thấy chất lượng hình thành bề mặt của lớp ốp tốt hơn và không có khuyết tật như vết nứt và lỗ chân lông khi thử nghiệm lớp phủ bằng laser tốc độ cao được thực hiện sau khi giữ ở 150 độ trong 1 giờ.

2. Phân tích phạm vi thử nghiệm trực giao và kết quả thử nghiệm các mẫu lớp phủ cho thấy các thông số quy trình tốt nhất của bột phủ Ni60 trên vật liệu ZGMn13 là công suất laser 1 200 W, tốc độ quét 4 mm/s và tốc độ cho ăn bột 7,5 g/phút. Trong điều kiện như vậy, độ cứng có thể đạt tới 811,41 HV. Nó gấp khoảng 2,8 lần so với vật liệu cơ bản và hệ số ma sát là 0,367, giảm 37,7% so với vật liệu cơ bản, khả năng chống mài mòn tăng 1,6 lần và lượng mài mòn khoảng 38% so với vật liệu cơ bản. vật liệu.

3. Qua phân tích OM, XRD và BSE, có thể thấy lớp phủ chủ yếu bao gồm các sợi nhánh -Ni, đuôi gai, các pha boride hoa cứng CrB và các pha cacbua cứng màu xám Cr7C3 và Cr23C6. Pha cứng trên giúp cải thiện khả năng chống mài mòn của lớp ốp.