การวิเคราะห์การหุ้มด้วยเลเซอร์ของวัสดุแม่พิมพ์

ทำการทดสอบการหุ้มด้วยเลเซอร์กับวัสดุแม่พิมพ์ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการแปรรูปผลิตภัณฑ์เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความลึกของชั้นหุ้มและพารามิเตอร์กระบวนการ การเปลี่ยนแปลงของความแข็งระดับไมโครในหน้าตัดขวาง การดำรงอยู่และการกระจายตัวขององค์ประกอบอัลลอยด์ และการเปลี่ยนแปลงในการสึกหรอ ความต้านทานของแนวโน้มตัวอย่าง ฯลฯ เพื่อสำรวจความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแม่พิมพ์และยืดอายุของแม่พิมพ์

(1) ความลึกของชั้นหุ้ม ด้วยการเพิ่มกำลังเลเซอร์ ความลึกของชั้นหุ้มแบบ single-pass จะเพิ่มขึ้นเร็วขึ้น แต่หลังจากกำลังถึง 1.3kW ความลึกจะเพิ่มขึ้นน้อยลง โดยทั่วไปจะถึงความลึกขีดจำกัด สมการการปรับเส้นโค้งที่ได้จากการประมวลผลการถดถอยข้อมูลคือ Du003d-0.0929P2+0.9091P+0.776, PÎ(700,1300), D คือความลึกของชั้นหุ้ม mm; P คือกำลังเลเซอร์ W เมื่ออัตราการทับซ้อนกันอยู่ที่ 10% และมีการหุ้มหลายชั้นด้วยพารามิเตอร์เลเซอร์ที่แตกต่างกัน ความลึกของการหุ้มจะอยู่ที่ 1.65~2.62 มม. และความลึกจะไม่สม่ำเสมอมากที่สุดหากไม่มีการอุ่นด้วยเลเซอร์ และหลังจากเพิ่ม WC ลงในวัสดุหุ้ม การหุ้มจะมีความไม่สม่ำเสมอ ของชั้นหุ้มจะรุนแรงมากขึ้นนั่นคือความลึกของชั้นหุ้มที่ไม่สม่ำเสมอจะรุนแรงขึ้น

(2) ความแข็งของชั้นหุ้ม โดยไม่คำนึงถึงผงโลหะผสมและกระบวนการเลเซอร์ ความแข็งของพื้นผิวจะสูงหลังจากการหุ้ม และความแข็งของชั้นใต้ผิวดินจะสูงที่สุด ซึ่งสามารถเข้าถึง 945HV0.2 หลังจากเติมผงโลหะผสมหุ้ม 25% ความแข็งจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ หลังจากการหุ้มด้วยเลเซอร์ โครงสร้างของชั้นการหุ้มจะไม่เท่ากัน ชั้นพื้นผิวเป็นโครงสร้างแบบหล่อ ในขณะที่ชั้นใต้ผิวดินและด้านล่างของสระหลอมเหลวใกล้กับสารตั้งต้นนั้นเป็นโครงสร้างที่ดับแล้ว และสารตั้งต้นยังคงรักษาโครงสร้างเดิมไว้ ดังนั้นความแข็งสูงสุดจะปรากฏบนชั้นใต้ผิว ไม่ใช่บนพื้นผิว ชั้นหุ้มส่วนใหญ่จะปรับปรุงความแข็งผ่านการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็ง การเสริมความแข็งแกร่งของเกรนละเอียด และการเสริมการกระจายตัวของระยะที่สอง

(3) ความต้านทานการสึกหรอ ภายใต้เงื่อนไขการทดลองเดียวกัน การสึกหรอของตัวอย่างเมทริกซ์มีขนาดใหญ่ที่สุด โดยอยู่ที่ 39.4 กรัม ในขณะที่ความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวหุ้มด้วยเลเซอร์ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก การสึกหรอสัมบูรณ์เพียง 9.3 กรัม และความต้านทานการสึกหรอสัมพัทธ์สามารถเข้าถึงได้สูงสุด การหุ้ม ก่อนหน้านี้ 4.24 เท่า บ่งชี้ว่าการหุ้มด้วยเลเซอร์สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวได้อย่างมาก ความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวก่อนและหลังการเติมผงลงในโลหะผสมหุ้มไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ มีระนาบเล็กๆ จำนวนมากบนพื้นผิวการสึกหรอของตัวอย่างการหุ้ม เช่นเดียวกับรอยขีดข่วนที่ยาวซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการเลื่อน ซึ่งบ่งชี้ว่าพื้นผิวการหุ้มด้วยเลเซอร์ไม่เพียงแต่ได้รับการสึกหรอแบบยึดติดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสึกหรอแบบเสียดสีระหว่างการทดสอบแรงเสียดทานด้วย ปริมาณการสึกหรอที่วัดได้เป็นผลมาจากผลรวมของการสึกหรอทั้งสองประเภทนี้

(4) โครงสร้างองค์กร ไม่ว่าจะเติมผงโลหะผสมหรือไม่ก็ตามโครงสร้างของชั้นหุ้มจะคล้ายกันมาก มีสองประเภท: ใกล้กับด้านล่างของบ่อหลอมเหลว โครงสร้างแบบผสมของแท่งละเอียดและแท่งสั้นกระจายอยู่บนสารละลายของแข็งนิกเกิล-โครเมียม-ซิลิคอน และเมทริกซ์ยูเทคติกที่มีนิกเกิลละลายต่ำ เป็นโครงสร้างการเจริญเติบโตแบบ epitaxis แบบระนาบทั่วไป อีกอันเป็นโครงสร้างเดนไดรต์ที่เติบโตโดยประมาณตามทิศทางการไหลของความร้อนที่อยู่ตรงกลางและพื้นผิวของแอ่งหลอมเหลว โครงสร้างชั้นหุ้มทั้งหมดเป็นโครงสร้างผสมระหว่างผลึกระนาบและเดนไดรต์ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด โครงสร้างยูเทคติกของชั้นหุ้มจะมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น โดยแสดงให้เห็นเดนไดรต์ละเอียดที่จัดเรียงค่อนข้างเรียบร้อย การเติมทังสเตนคาร์ไบด์ไม่ได้เปลี่ยนโครงสร้าง และไม่มีจุดแข็งยิ่งยวดที่ต้องการของทังสเตนคาร์ไบด์ ในระหว่างกระบวนการทำความเย็นแบบหุ้ม ทังสเตนส่วนหนึ่งจะก่อตัวเป็นเฟสคอมโพสิตที่มีโครเมียม โบรอน ฯลฯ และส่วนเล็กๆ จะถูกละลายในเมทริกซ์ยูเทคติก การวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีของพื้นที่เดนไดรต์และเดนไดรต์แสดงให้เห็นว่าพื้นที่เดนไดรต์เป็นสารละลายของแข็งที่มีนิกเกิลและมีโครเมียมจำนวนหนึ่ง ในขณะที่ปริมาณทังสเตนอยู่ในระดับต่ำ แต่ปริมาณทังสเตนระหว่างเดนไดรต์จะสูงกว่า ซึ่งบ่งชี้ว่าทังสเตนคาร์ไบด์ อยู่ที่อุณหภูมิสูง หลังจากที่ละลายและทำให้เย็นลง ทังสเตนคาร์ไบด์จะหายไปและกระจายไปตามเดนไดรต์ในรูปแบบของระยะที่สองอื่นๆ เช่น W3.2Cr1.8B3