Proprietățile materialelor de acoperire de protecție afectează direct aspectul final al serviciului, astfel încât cercetarea și dezvoltarea materialelor de acoperire cu rezistență excelentă la coroziune și uzură este unul dintre punctele fierbinți în cercetarea tehnologiei de placare cu laser de viteză ultra-înaltă. Cu toate acestea, din cauza începerii târzii a tehnologiei de placare cu laser de mare viteză, pulberea actuală de materie primă utilizată pentru placarea cu laser utilizează de obicei un sistem de pulverizare termică cu pulbere și nu s-a format un sistem special de material cu pulbere de placare. Până acum, cercetările privind acoperirea cu laser de mare viteză în țară și în străinătate se concentrează în principal pe sistemele tradiționale de materiale autofluxabile, cum ar fi aliajele pe bază de fier, cobalt și nichel, inclusiv controlul calității acoperirii, controlul microstructurii și evaluarea rezistenței la coroziune și la uzură. În plus, pe baza avantajelor tehnologiei de placare cu laser de ultra-înaltă viteză, unii cercetători au dezvoltat noi sisteme de acoperire, cum ar fi aliaje amorfe, aliaje cu entropie mare și materiale compozite cu rezistență excelentă la coroziune și uzură.
Materiale tradiționale de acoperire pentru placare
1. Acoperire din aliaj pe bază de fier
Acoperirea din aliaj de bază de fier este ieftină și potrivită pentru protecția suprafeței pieselor structurale din oțel utilizate în număr mare și poate prezenta o rezistență bună la coroziune și uzură, inclusiv acoperiri din oțel inoxidabil și oțel aliat. În prezent, există multe cercetări privind placarea laser cu viteză ultra-înaltă a acoperirii din aliaj pe bază de fier în țară și în străinătate, care este utilizată în principal pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune și rezistența la uzură a suprafeței piesei din fier și oțel.
Un număr mare de studii privind acoperirile din oțel inoxidabil de placare cu laser de viteză ultra-înaltă au arătat că viteza de depunere și răcire a acoperirilor crește în mod corespunzător datorită creșterii semnificative a ratei de placare, care este favorabilă structurii granulației fine a acoperirilor. În același timp, segregarea compoziției în interiorul acoperirii este redusă efectiv, astfel încât să se îmbunătățească rezistența la coroziune. Cu toate acestea, efectul vitezei de scanare asupra durității și rezistenței la uzură a acoperirii din oțel inoxidabil este încă controversat. Datorită complexității evoluției microstructurii și a tranziției de fază în timpul placajului cu laser de viteză ultra mare, sunt necesare cercetări suplimentare. Oțelul aliat conține o mulțime de elemente de aliere, prin întărirea soluției solide sau întărirea prin precipitare pentru a obține o rezistență ridicată, rezistență ridicată la uzură, adesea folosită pentru protecția suprafeței pieselor de uzură locale.
Utilizarea tehnologiei de placare cu laser de viteză ultra-înaltă pentru a pregăti acoperirea din oțel aliat pe suprafața rolei, matriței de turnare etc., poate îmbunătăți rezistența la uzură și performanța la temperaturi ridicate a pieselor aferente în condiții dure de lucru.
În prezent, în producția industrială a fost aplicată stratul de aliaj pe bază de fier de placare cu laser de viteză ultra-înaltă, ceea ce poate îmbunătăți rezistența la uzură și rezistența la coroziune a pieselor, poate prelungi durata de viață a acestora, poate reduce costurile de întreținere a echipamentelor și poate îmbunătăți beneficiile economice.
2. Acoperire din aliaj pe bază de cobalt
Aliajul pe bază de cobalt are o bună rezistență la oxidare la temperaturi ridicate și rezistență la abraziune, dar este dificil de aplicat la scară largă din cauza prețului său ridicat. Prin pregătirea acoperirii din aliaj pe bază de cobalt pe suprafața pieselor, rezistența la uzură și rezistența la coroziune a pieselor pot fi mult îmbunătățite, iar costul de procesare poate fi controlat eficient. Prin urmare, acoperirea din aliaj pe bază de cobalt este utilizată pe scară largă în protecția suprafeței pieselor metalice. Cu toate acestea, cercetările privind prepararea acoperirilor din aliaj pe bază de cobalt prin placare cu laser de viteză ultra-înaltă se află încă în stadiul inițial.
Datorită rezistenței sale excelente la abraziune, rezistență la eroziune, rezistență la cavitație și proprietăți la temperatură înaltă, acoperirea pe bază de cobalt de placare cu laser de viteză ultra mare a arătat perspective largi de aplicare în multe domenii industriale.
3. Acoperire din aliaj pe bază de nichel
Aliajul pe bază de nichel nu numai că are o formabilitate bună, dar prezintă și o rezistență excelentă la coroziune și proprietăți la temperatură înaltă, care pot fi utilizate pentru acoperirea de protecție a suprafeței pieselor cu coroziune gravă și oxidare la temperatură înaltă. Prin urmare, acoperirea din aliaj pe bază de nichel este unul dintre cele mai vechi materiale de acoperire utilizate în cercetarea tehnologiei de placare cu laser de viteză ultra-înaltă, inclusiv aliaje comune pe bază de nichel, cum ar fi Ni45, Ni60 și Inconel 625.
Placarea cu laser de viteză ultra-înaltă a stratului de acoperire din aliaj pe bază de nichel are o valoare mare de aplicare inginerească în medii de coroziune la temperatură ridicată.
Material nou de acoperire pentru placare
1. Acoperire amorfă pe bază de fier
Aliajele amorfe pe bază de Fe au proprietăți mecanice excelente, rezistență la coroziune și rezistență la uzură, dar din cauza limitării procesului de preparare, dimensiunea aliajelor amorfe pe bază de Fe este de obicei limitată la zeci de milimetri. Utilizarea tehnologiei de acoperire a suprafeței pentru a pregăti o acoperire subțire pe suprafața matricei poate juca pe deplin avantajele aliajelor amorfe pe bază de fier și poate reduce costul materialului. În prezent, au existat mai multe studii privind prepararea acoperirilor amorfe pe bază de fier prin metode convenționale de placare cu laser, dar conținutul de fază amorfă al acoperirilor este scăzut, iar acoperirile sunt predispuse la fisuri fragile din cauza aportului ridicat de căldură și a diluției mari. rată. În ultimii ani, dezvoltarea tehnologiei de placare cu laser de ultra-înaltă viteză a oferit o nouă schemă pentru prepararea acoperirilor amorfe pe bază de fier.
Utilizarea tehnologiei de placare cu laser de viteză ultra-înaltă pentru a pregăti acoperirea amorfă pe bază de fier poate îmbunătăți considerabil crăparea acoperirii amorfe și problema conținutului scăzut de amorf, îmbunătățește în mod eficient rezistența la abraziune a stratului amorf pe bază de fier și este de așteptat să promoveze performanța excelentă a stratului de protecție din aliaj amorf pentru practica de producție.
2. Acoperire din aliaj cu entropie mare
Aliajele cu entropie ridicată au devenit unul dintre punctele fierbinți de cercetare în ultimii ani datorită proprietăților lor mecanice excelente, proprietăților la temperaturi ridicate și rezistenței la coroziune. Prin urmare, se așteaptă că acoperirea cu aliaj de înaltă entropie va juca un rol important în domeniul protecției materialelor metalice. Acoperirea din aliaj cu entropie ridicată poate fi preparată prin tehnologia convențională de placare cu laser, dar rata de diluare a acoperirii este mare și este ușor de spart. În ultimii ani, mulți oameni de știință au folosit tehnologia de placare cu laser de viteză ultra-înaltă pentru a pregăti acoperiri din aliaj cu entropie ridicată, cu o rată de diluare scăzută și fără fisuri, ceea ce a promovat foarte mult dezvoltarea acoperirilor din aliaj cu entropie ridicată.
Tehnologia de placare cu laser de viteză ultra-înaltă poate fi utilizată pentru a pregăti acoperiri din aliaj cu entropie ridicată fără defecte, astfel încât să îmbunătățească în mod eficient rezistența la abraziune și proprietățile la temperatură ridicată ale suprafeței pieselor și are un potențial mare de dezvoltare în pregătirea protecției suprafeței pieselor și acoperiri cu bariera termica.
Tehnologia de placare cu laser de viteză ultra-înaltă are avantaje unice în pregătirea acoperirii cu aliaj de înaltă entropie, care poate reduce eficient rata de diluare a acoperirii și poate inhiba crăparea acoperirii, ceea ce este favorabil pentru a juca pe deplin proprietățile excelente ale stratului înalt. aliaj de entropie și promovarea aplicării sale timpurii.
3. Acoperire compozită
Acoperirea din material compozit se referă în principal la acoperirea din material compozit cu matrice metalică armată cu particule ceramice, care combină duritatea plastică ridicată a metalului și duritatea ridicată și rezistența ridicată la uzură a ceramicii, care poate îmbunătăți în mod eficient rezistența la uzură a materialelor matrice și poate extinde serviciul. durata de viață a pieselor în condiții dure de uzură. Ca parte de legare între ceramică și matrice, metalul are un efect de tampon și de tranziție, care poate reduce eficient stresul rezidual și tendința de fisurare a acoperirii și este unul dintre cele mai potențiale acoperiri.
Acoperirea compozită a fost pregătită pe un substrat obișnuit de oțel cu conținut scăzut de carbon la diferite viteze de scanare și s-a constatat că rugozitatea suprafeței stratului de acoperire cu laser de viteză ultra-înaltă era mai mică, microstructura era mai fină și mai uniformă și rezistența la electrochimice. coroziunea și coroziunea termică la temperatură înaltă a fost mai bună. În comparație cu stratul compozit cu matrice metalică armată cu particule ceramice tradiționale de placare cu laser, stratul de placare cu laser de viteză ultra-înaltă are o rată de diluare mai mică și o deteriorare termică de fază sporită, arătând astfel o rezistență mai bună la uzură și rezistență la coroziune.
În ultimii ani, nanotuburile de carbon (CNT) au devenit unul dintre punctele fierbinți de cercetare datorită rezistenței lor ridicate la tracțiune, rezistenței specifice, modulului Young, deformarii elastice, supraconductivitate bună, proprietăți optice și conductivitate termică. Nanotuburi de carbon acoperite cu nichel/acoperiri compozite amorfe pe bază de fier au fost preparate folosind tehnologia de placare cu laser de viteză ultra-înaltă, folosind nanotuburi de carbon ca fază de armare a materialelor compozite. Studiile au arătat că nanotuburile de carbon pot îmbunătăți duritatea acoperirilor și pot inhiba formarea fisurilor. În plus, nanotuburile de carbon pot fi utilizate pentru lubrifiere solidă și reduc eficient coeficientul de frecare al acoperirilor datorită proprietăților lor de auto-lubrifiere. Odată cu creșterea numărului de nanotuburi de carbon, rezistența la uzură și rezistența la coroziune sunt îmbunătățite.
În rezumat, tehnologia de placare cu laser de viteză ultra-înaltă poate fi utilizată pentru a pregăti acoperirea cu materiale compozite, iar morfologia acoperirii și performanța serviciului sunt mai bune decât acoperirea tradițională cu placare cu laser, care este favorabilă promovării aplicării și promovării acoperirii compozite cu placare cu laser în productie industriala.
4. Acoperire ceramică
În producția reală, multe piese se află în condiții de uzură la temperatură ridicată, cum ar fi rulmenți la temperatură ridicată, arbori mari ale rotorului turbinei motorului etc. Învelișul obișnuit cu aur sau stratul compozit cu matrice metalică este dificil de a oferi o protecție adecvată pieselor în astfel de condiții extreme, din cauza la performanța sa slabă la temperatură ridicată, iar materialele ceramice au punct de topire și duritate extrem de ridicate. Se așteaptă să joace un rol important în acest domeniu. Cu toate acestea, în prezent există puține cercetări asupra acoperirii ceramice cu placaj cu laser, în principal pentru că problema fisurii acoperirii cauzată de aportul ridicat de căldură a placajului cu laser este dificil de rezolvat.
Acoperirea ceramică de înaltă duritate poate fi preparată folosind tehnologia de placare cu laser de viteză ultra-înaltă. Cu toate acestea, în prezent, există o lipsă de cercetare privind acoperirea ceramică cu placare cu laser de viteză ultra-înaltă și există puține sisteme de materiale ceramice aplicabile, așa că este necesar să se exploreze aplicabilitatea acestei tehnologii în diferite sisteme de materiale de acoperire ceramică.
Concluzie și perspectivă
Dezvoltarea și promovarea tehnologiei de placare cu laser de ultra-înaltă viteză este un mare progres în ingineria suprafeței materialelor, care combină avantajele tehnologiei de acoperire a suprafeței, cum ar fi galvanizarea, pulverizarea termică și depunerea de vapori, și rezolvă cu succes blocajul de eficiență care limitează marile dimensiuni. aplicarea la scară a tehnologiei tradiționale de placare cu laser. Acoperirea cu performanțe excelente și fără fisuri de porozitate poate fi pregătită în condiții de verdeață la costuri reduse. Are o perspectivă largă de dezvoltare. Deși au existat o mulțime de cercetări cu privire la acoperirea de placare cu laser de ultra-înaltă viteză în țară și în străinătate, în comparație cu alte tehnologii de inginerie a suprafețelor, aceasta este încă în stadiul de cercetare preliminară. În dezvoltarea tehnologiei de placare cu laser de ultra-înaltă viteză și a materialelor sale de acoperire rezistente la abraziune, este urgent să se rezolve următoarele două probleme:
1. S-au stabilit sistemul, baza de date de proces, standardul de evaluare și aplicare a materialului de placare cu laser de viteză ultra-înaltă. În prezent, există o lipsă de dezvoltare sistematică a materialelor de placare cu laser de viteză ultra-înaltă, iar majoritatea cercetătorilor folosesc pulbere de pulverizare termică sau altă pulbere de aliaj comercial, ceea ce limitează dezvoltarea și aplicarea acoperirilor de placare cu laser de viteză ultra-înaltă. Dezvoltarea materialelor de acoperire cu laser cu viteză ultra-înaltă ar trebui să fie combinată cu condițiile reale de aplicare, ținând cont de relația de compatibilitate dintre acoperire și substrat (cum ar fi coeficientul de dilatare termică, potrivirea punctului de topire și umectarea acoperirii cu substratul etc.) , pe această bază, sistemul de material de acoperire corespunzător este dezvoltat prin calcul termodinamic. În același timp, pentru pulberi și substraturi specifice, este necesar să se exploreze influența parametrilor tehnici cheie asupra microstructurii și proprietăților acoperirii și să se stabilească o bază de date de asociere sistematică între materialul de acoperire pentru placarea cu laser de viteză ultra-înaltă - parametrii procesului. - proprietăți. În plus, pentru materialele de acoperire cu placare cu laser de viteză ultra-înaltă, este necesar să se acorde atenție standardelor de evaluare și indicatorilor cheie ai calității acoperirii și performanței serviciilor, astfel încât să se furnizeze referințe pentru aplicarea industrială a laserului de ultra-înaltă viteză. tehnologie de placare.
2. Tehnologia de pregătire a îmbinărilor a tehnologiei de placare cu laser de viteză ultra-înaltă și a altor tehnologii de modificare a materialelor este dezvoltată pentru a obține acoperiri de calitate superioară. Pentru a elimina în continuare defectele interne ale stratului de acoperire cu laser de viteză ultra-înaltă și pentru a îmbunătăți microstructura acoperirii, influența și mecanismul tehnologiilor auxiliare externe, cum ar fi câmpul ultrasonic, vibrația mecanică, câmpul electromagnetic și încălzirea inductivă ar trebui explorate în mod activ. , iar calitatea acoperirii și microstructura ar trebui să fie mult optimizate. În plus, tehnologiile post-tratament, cum ar fi tratarea de topire a suprafeței de acoperire, tratamentul de filare puternică (PST), tratamentul cu ultrasunete de laminare mecanică a suprafeței (SMRT) sunt explorate pentru a îmbunătăți în continuare topografia suprafeței acoperirii, pentru a obține turnarea aproape netă, pentru a reduce costul procesării ulterioare a suprafeței și optimizarea câmpului de stres din interiorul acoperirii. Microstructura internă și performanța de serviciu a acoperirii sunt îmbunătățite.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. este o întreprindere de înaltă tehnologie specializată în cercetare și dezvoltare, producție și vânzare de mașini automate de placare cu laser, mașini de placare cu laser de mare viteză, mașini de stingere cu laser, mașini de sudură cu laser și echipamente de imprimare 3D cu laser. Produsele noastre sunt rentabile și vândute în țară și în străinătate. Dacă sunteți interesat de produsele noastre, vă rugăm să ne contactați la bob@gshenglaser.com.