Studio sull'influenza dei parametri di processo di rivestimento laser ad alta velocità sulla microstruttura e sulle proprietà degli strati di rivestimento
La tecnologia del rivestimento laser prepara un rivestimento metallurgicamente legato sulla superficie del substrato aggiungendo materiali e utilizzando il laser come fonte di calore, realizzando la modifica e la riparazione della superficie del materiale ed è ampiamente utilizzato nei campi industriali. Questo documento prende la tecnologia di rivestimento laser ad alta velocità come oggetto di ricerca per esplorare l'influenza dei suoi parametri di processo sulla microstruttura e le proprietà meccaniche del rivestimento in acciaio ad alta velocità M2 sulla superficie del substrato di acciaio 9CR2MO.
Limitazioni della tradizionale tecnologia del rivestimento laser
Sebbene il rivestimento laser tradizionale abbia vantaggi come la struttura di rivestimento uniforme e il basso input di calore, ha difetti evidenti: il tasso di diluizione supera spesso il 10%, che richiede un rivestimento più spesso per raggiungere l'effetto protettivo e la rugosità superficiale è elevata, che richiede una successiva elaborazione, risultando in rifiuti di materiale; L'energia laser è concentrata nel pool fuso del substrato, che è soggetto a stress e crepe; L'efficienza del rivestimento di grande area è bassa, limitando la promozione della tecnologia.
Caratteristiche innovative della tecnologia di rivestimento laser ad altissima velocità
To solve the problems of traditional technology, the Hof Laser Technology Research Institute developed ultra-high-speed laser cladding equipment in 2017. This technology adopts the coaxial powder feeding method, controlling the convergence of powder in the laser beam above the molten pool, so that most of the laser energy directly acts on the powder, making the powder in a molten or semi-molten state before reaching the molten pool, thereby reducing the Input di calore al substrato e migliorando notevolmente l'efficienza del rivestimento e il tasso di utilizzo delle polveri.
Influenza la legge dei parametri di processo sulla microstruttura degli strati di rivestimento
Gli studi hanno dimostrato che i parametri di processo hanno un impatto significativo sulla dimensione del grano dello strato di rivestimento: quando la potenza laser è più alta, la dimensione del grano aumenta in modo significativo; Maggiore è la velocità di rivestimento, minore è la dimensione del grano; Quando la spaziatura del passaggio del rivestimento diminuisce, la dimensione del grano tende ad aumentare. In generale, con l'aumento della densità di energia, la dimensione del grano mostra una tendenza crescente, tra cui l'influenza del potere laser è più importante.
Effetto dei parametri di processo sulle proprietà degli strati di rivestimento
I parametri di processo hanno una grande influenza sulla microdurezza dello strato di rivestimento: quando la potenza laser è più alta, aumenta la durezza dello strato di rivestimento e la distribuzione della durezza all'interno dello strato è uniforme con piccole fluttuazioni; Quando la velocità di rivestimento diminuisce, la microdurezza aumenta in modo significativo; Quando aumenta la spaziatura dello strato di rivestimento, la microdurezza diminuisce; Quando la densità di energia aumenta, la microdurezza aumenta in modo significativo, ma quando la densità di energia è bassa, la formazione dello strato di rivestimento è scarsa, rendendo difficile ottenere una buona sovrapposizione multi-pass.
Componenti principali del sistema di rivestimento laser
Riepilogo della ricerca e valore dell'applicazione
In sintesi, la regolazione dei parametri di processo del rivestimento laser ad alta velocità e aumento della densità di energia di ingresso dello strato di rivestimento può rendere più uniforme la microdurezza dello strato di rivestimento e la durezza media. Ciò fornisce una base tecnica per ottenere strati di rivestimento di qualità superiore ed è di grande significato per l'espansione della gamma di applicazioni della tecnologia di deposizione laser ad alta velocità e promuoverne la divulgazione e l'applicazione.