Microstruttura e proprietà del rivestimento Ni60 con rivestimento laser ad alta velocità su superficie di acciaio ad alto contenuto di manganese

Sotto il carico d'urto, l'acciaio ad alto contenuto di manganese produrrà un gran numero di ostruzioni di dislocazioni vicino alla superficie, con conseguente notevole incrudimento, mentre l'interno mantiene una certa tenacità, quindi ha una buona resistenza all'usura superficiale e tenacità complessiva ed è ampiamente utilizzato in la lavorazione del martello di frantumazione e la produzione di macchine minerarie, con un ruolo insostituibile. Nel lungo processo di lavoro, a causa della corrosione e dell'impatto di acqua, minerali, ecc., è facile che la testa del martello produca un lato dell'usura, la formazione delle dimensioni sia irregolare e la necessità di fermarsi per la sostituzione o la riparazione influisce sull'efficienza della produzione. A causa dell'elevato contenuto di carbonio equivalente dell'acciaio ad alto contenuto di manganese, la saldabilità è particolarmente scarsa
Nel processo di saldatura, si verificano facilmente crepe vicino alla linea di fusione della zona termicamente interessata a causa della precipitazione di carburo, il che rende difficile riparare l'acciaio ad alto contenuto di manganese con i tradizionali metodi di saldatura di superficie ed è necessario utilizzare un piccolo apporto di calore, forzato raffreddamento, tempra secondaria in acqua e altri metodi per riparare la saldatura superficiale, che è difficile e richiede elevati requisiti tecnici per il personale di riparazione. Può anche utilizzare la saldatura ad arco con elettrodo in acciaio inossidabile come copertura dell'elettrodo di saldatura inferiore e superficiale, ma l'efficienza produttiva è bassa e il successivo carico di lavoro di lavorazione è elevato, il che migliora i costi di riparazione delle parti e riduce l'efficienza produttiva delle imprese.

La caratteristica principale della tecnologia di rivestimento laser ad alta velocità è che modificando la posizione del raggio laser e della polvere metallica, la polvere può essere fusa nello spazio di volo e sulla superficie della matrice si forma solo una piccola riserva di soluzione. L'apporto di calore del processo di rivestimento viene ulteriormente ridotto con la premessa di garantire il legame metallurgico. Allo stesso tempo, lo spessore dello strato di rivestimento è controllabile. Il tasso di diluizione è inferiore all'1%. Bassa rugosità superficiale. Può ridurre notevolmente la quantità di lavorazione delle parti dopo il rivestimento e fornire una nuova idea e un nuovo metodo per la riparazione dell'acciaio ad alto contenuto di manganese.

In questo articolo viene preso come esempio lo ZGMn13, un materiale utilizzato per la testa del martello di un frantoio da miniera. Per rivestire la polvere Ni60 sulla sua superficie è stato utilizzato un sistema di rivestimento laser ad alta velocità e i parametri di processo ottimali sono stati ottenuti mediante test ortogonale e analisi della gamma. Può fornire alcuni parametri tecnici di base affinché le imprese minerarie utilizzino la tecnologia di rivestimento laser ad alta velocità per riparare l'acciaio ad alto contenuto di manganese.

1. Preparazione del campione

Il materiale di prova era una piastra di acciaio ZGMn13 dopo il trattamento di tempra con acqua e la composizione chimica è stata mostrata nella Tabella 1. La piastra di acciaio viene trasformata in un campione di 200 mm × 100 mm × 10 mm mediante fresatrice. Le superfici superiore e inferiore del campione vengono lavorate mediante rettificatrice fino a Ra1.6 e le restanti quattro superfici non sono necessarie per la ruvidità. La superficie superiore del campione da sciogliere è stata pulita rispettivamente con acetone ed etanolo per sgrassare e asciugare. Per lo strato di rivestimento viene selezionata la polvere di lega autofusibile Ni60 da 45 ~ 106 μm e la sua composizione chimica è mostrata nella Tabella 1. Prima del rivestimento, la polvere deve essere inviata alla scatola di essiccazione ed essiccata a 150 gradi per 1 ora per rimuovere il l'umidità contenuta nella polvere, previene gli accumuli di polvere e garantisce la continuità uniforme dell'erogazione della polvere durante il processo di rivestimento.

                                                           Tabella 1 Composizione chimica della polvere di ZGMn13 e Ni60 (frazione di massa,%)

2. Metodo di prova

Per preparare il campione di rivestimento è stata utilizzata un'apparecchiatura di rivestimento laser ad alta velocità. I rivestimenti Ni60 con un'area di 40 mm × 10 mm e uno spessore di 1,5 ~ 2,0 mm sono stati preparati mediante sei processi a strato singolo. Per evitare crepe e stress interni eccessivi durante il processo di rivestimento, il campione è stato preriscaldato prima del rivestimento, preriscaldato e mantenuto a 150 gradi per 1 ora, e il test di rivestimento è stato eseguito immediatamente dopo il preriscaldamento secondo i parametri di prova nella Tabella 2. Il diametro del punto laser è 1,5 mm, il tasso di legame è del 60% e la capacità di sfocatura è di 15 mm. Il gas argon viene utilizzato come gas di alimentazione e protezione della polvere.

                                                                                         Tabella 2 Parametri del test di rivestimento laser

1. Il test di penetrazione del colore mostra che la qualità della formazione della superficie dello strato di rivestimento è migliore e non sono presenti difetti come crepe e pori quando il test di rivestimento laser ad alta velocità viene eseguito dopo averlo mantenuto a 150 gradi per 1 ora.

2. L'analisi della gamma del test ortogonale e i risultati del test dei campioni di rivestimento mostrano che i migliori parametri di processo della polvere di rivestimento Ni60 sul materiale ZGMn13 sono potenza del laser 1 200 W, velocità di scansione 4 mm/s e velocità di alimentazione polvere 7,5 g/min. In tali condizioni la durezza può raggiungere 811,41 HV. È circa 2,8 volte quello del materiale di base e il coefficiente di attrito è 0,367, che è ridotto del 37,7% rispetto al materiale di base, la resistenza all'usura è aumentata di 1,6 volte e la quantità di usura è circa il 38% del materiale di base Materiale.

3. Attraverso l'analisi OM, XRD e BSE, si può vedere che lo strato di rivestimento è composto principalmente da dendriti -Ni, dendriti dendritici, fasi di boruro duro floreale CrB e fasi di carburo duro grigio Cr7C3 e Cr23C6. La suddetta fase dura migliora la resistenza all'usura dello strato di rivestimento.