ในการผลิตการหล่อและการรีดแผ่นอลูมิเนียม ปลอกม้วนการหล่อเป็นส่วนการทำงานหลัก เมื่อใช้งาน พื้นผิวของปลอกม้วนจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของอุณหภูมิและโหลดที่สูง ซึ่งมักจะส่งผลต่ออายุการใช้งานและคุณภาพของแผ่นอะลูมิเนียม เนื่องจากรูสึกหรอ รอยแตกร้าว และการสึกหรอปรากฏขึ้นเร็ว ๆ นี้ ราคาของปลอกลูกกลิ้งสามารถเข้าถึงหลายแสนหยวนต่อชุด หากล้มเหลวเร็วเกินไป จะทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน และไม่เอื้อต่อการปรับปรุงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจขององค์กรการผลิต การเชื่อมพื้นผิวเป็นวิธีการซ่อมแซมแบบดั้งเดิมของปลอกม้วน แต่การถ่ายเทความร้อนขนาดใหญ่ทำให้เกิดการเสียรูปของเมทริกซ์และส่งผลต่อผลการซ่อมแซม เพื่อที่จะแก้ไขปัญหานี้ ผู้เชี่ยวชาญและนักวิชาการจำนวนมากได้เสนอวิธีการหุ้มด้วยเลเซอร์เพื่อซ่อมแซมปลอกลูกกลิ้ง เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวที่มีเทคโนโลยีสูง การหุ้มด้วยเลเซอร์จึงมีคุณลักษณะของความแม่นยำในการประมวลผลสูง มีระดับการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนเล็กน้อย และปริมาณการประมวลผลที่ตามมาน้อยกว่า โลหะผสมที่มีโคบอลต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับพื้นผิวหุ้มด้วยเลเซอร์ของวัสดุเหล็ก เนื่องจากมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความแข็ง และทนต่อความล้าจากความร้อน
เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงมีลักษณะพิเศษคือประสิทธิภาพการหุ้มสูง อัตราการใช้ผงแป้งสูง และอัตราการเจือจางต่ำมาก และสามารถเตรียมชั้นโลหะผสมด้วยเลเซอร์บนพื้นผิวของชิ้นงานที่หมุนขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็วในเฟสที่เท่ากันของปลอกม้วนการหล่อ ความหยาบผิวของชั้นหุ้มต่ำ ซึ่งเอื้อต่อการประมวลผลในภายหลัง ประหยัดวัสดุหุ้ม และเอาชนะปัญหาประสิทธิภาพต่ำและต้นทุนสูงของการหุ้มด้วยเลเซอร์ทั่วไป พารามิเตอร์กระบวนการมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของชั้นหุ้ม สิ่งสำคัญและเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของม้วนหล่อเพื่อเตรียมชั้นหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงด้วยคุณภาพที่เป็นเลิศโดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม
หลังจากการหุ้มซ่อมแซมพื้นผิวเสร็จสิ้น ความหยาบของพื้นผิวของปลอกม้วนหล่อมักจะไม่สามารถตอบสนองความต้องการของสภาพการทำงานจริงได้ และจำเป็นต้องได้รับการประมวลผลใหม่ด้วยเครื่องเจียรและกระบวนการอื่น ๆ ดังนั้นความหนาและความหยาบผิวของชั้นหุ้มจึงกลายเป็นดัชนีสำคัญในการประเมินคุณภาพ ในบทความนี้ มีการใช้เหล็กปลอกม้วนหล่อแบบหล่อ 32Cr3Mo1V เป็นเมทริกซ์ ประการแรก ได้มีการหารือถึงอิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการที่แตกต่างกันต่อความหนาและความขรุขระของพื้นผิวของการเคลือบโคบอลต์โดยการหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ หลังจากกำหนดช่วงที่เหมาะสมที่สุดแล้ว พารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุดได้รับการปรับปรุงโดยการออกแบบการทดสอบมุมฉาก โครงสร้างจุลภาคและความแข็งระดับจุลภาคของการหุ้มที่เตรียมโดยใช้พารามิเตอร์ที่เหมาะสมได้รับการวิเคราะห์ เพื่อเป็นพื้นฐานการทดลองและทางทฤษฎีสำหรับการสำรวจเทคโนโลยีใหม่และมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการซ่อมแซมพื้นผิวและการเสริมความแข็งแรงของปลอกม้วนแบบหล่อ
วัสดุและวิธีการทดสอบ
วัสดุพื้นฐานของการทดสอบคือการหล่ออะลูมิเนียม 32Cr3Mo1V และปลอกม้วนการหล่อของโรงรีด และวัสดุหุ้มคือผงโลหะผสม Co-06 ที่มีขนาดอนุภาค 15-53μm สัณฐานวิทยา SEM ของผงแสดงในรูปที่ 1 และองค์ประกอบแสดงในตารางที่ 1 ก่อนการเคลือบ ผงจะถูกทำให้แห้งในเตาอบแห้งที่อุณหภูมิ 120 องศา เป็นเวลา 120 นาที เส้นเลี้ยวและชั้นออกไซด์บนพื้นผิวชิ้นงานถูกกำจัดออกโดยการเจียรเชิงกล และทำความสะอาดน้ำมันด้วยแอลกอฮอล์
รูปที่ 1SEMimageofCo-06ผง
|
C |
Cr |
ศรี |
เฟ |
W |
นิ |
โม |
มน |
บริษัท |
|
1.14 |
29.95 |
1.26 |
1.92 |
5.47 |
2.31 |
0.65 |
0.24 |
余量 |
อิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ ต่อความหนาของชั้นเคลือบ
เมื่อกำลังเลเซอร์อยู่ที่ 2500 W และอัตราการหุ้มอยู่ที่ 15 ม./นาที ความหนาของชั้นการหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอัตราการป้อนผงภายในช่วงพารามิเตอร์ที่กำหนด เนื่องจากอัตราการใช้ผงสามารถเกิน 90% ในกระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ ผงหุ้มส่วนใหญ่จึงสามารถหลอมละลายเหนือชิ้นงานได้ทั้งหมด และฉีดเข้าไปในบ่อหลอมเหลวในสถานะของเหลว ด้วยอัตราการป้อนผงที่เพิ่มขึ้น ผงหุ้มจะถูกฉีดเข้าไปในบ่อหลอมเหลวมากขึ้นในหนึ่งหน่วยเวลา และความหนาของชั้นหุ้มก็เพิ่มขึ้น แต่การทดสอบยังพบว่าเมื่ออัตราการป้อนผงเพิ่มขึ้นเป็นกำลังเลเซอร์และพารามิเตอร์อื่น ๆ ไม่ตรงกัน ก็ไม่เพียงพอที่จะทำให้ผงเคลือบส่วนใหญ่สามารถหลอมละลายที่ด้านบนของชิ้นงานได้เต็มที่ และส่วนที่ไม่ละลายหรือ ผงหุ้มกึ่งละลายจะส่งผลอย่างมากต่อคุณภาพการขึ้นรูปของชั้นหุ้ม
เมื่อกำลังเลเซอร์อยู่ที่ 2800 W และอัตราการป้อนผงเท่ากับ 30 กรัม/นาที ความหนาของชั้นหุ้มจะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอัตราการหุ้มภายในช่วงพารามิเตอร์ที่กำหนด เหตุผลก็คือการเคลือบหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษประกอบด้วยชั้นบางๆ หลายชั้นซ้อนกันในทิศทางความหนา เมื่ออัตราการทับซ้อนคงที่ ความหนาของชั้นบางจะกำหนดความหนาของชั้นหุ้มโดยตรง เมื่ออัตราการหุ้มเพิ่มขึ้น ปริมาณที่ฉีดเข้าไปในสระหลอมเหลวในรูปแบบของหยดต่อหน่วยเวลาจะลดลง ซึ่งช่วยลดความหนาของการเคลือบบางเดี่ยว และในที่สุดความหนาของชั้นหุ้ม
เมื่ออัตราการป้อนผงเป็น 15 กรัม/นาที และอัตราการหุ้มคือ 15 ม./นาที จะไม่มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างความหนาของชั้นเคลือบและกำลังเลเซอร์ภายในช่วงพารามิเตอร์ที่กำหนด เนื่องจากการหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษจะทำให้เกิดพูลหลอมเหลวที่บางเป็นพิเศษและน้อยที่สุดบนพื้นผิวของซับสเตรต อัตราการเจือจางจึงต่ำมาก อัตราพลังงานเลเซอร์มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อซับสเตรต และอัตราการใช้ความเร็วสูงพิเศษ ผงเคลือบด้วยเลเซอร์นั้นสูงมาก ปริมาณของผงที่สามารถละลายได้โดยการเพิ่มพลังงานเลเซอร์นั้นมีจำกัด ดังนั้นพลังงานเลเซอร์จึงไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความหนาของชั้นหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ
จากการสังเกตภูมิประเทศพื้นผิวมหภาคของชั้นหุ้ม พบว่าภายในช่วงพารามิเตอร์ข้างต้น ภูมิประเทศพื้นผิวของชั้นหุ้มจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออัตราการหุ้มเปลี่ยนแปลงเท่านั้น พบว่าเมื่ออัตราการหุ้มถึง 75 ม./นาที รูปร่างพื้นผิวของชั้นหุ้มจะไม่ดีและมีความหยาบสูง ในขณะที่อัตราการหุ้มอยู่ที่ 15 ม./นาที หรือ 25 ม./นาที รูปร่างพื้นผิวของ ชั้นหุ้มจะดีกว่าและความหยาบก็ต่ำในเวลาเดียวกัน
บทสรุป
1. ในช่วงหนึ่งของพารามิเตอร์ ความหนาของชั้นหุ้มจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอัตราการป้อนผง และลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอัตราการหุ้ม และความหนาของชั้นหุ้มไม่มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนกับกำลังแสงเลเซอร์ .
2. พารามิเตอร์กระบวนการที่ปรับให้เหมาะสมคือกำลังเลเซอร์ 2500 วัตต์ อัตราการสแกน 15 ม./นาที และอัตราการป้อนผง 30 กรัม/นาที ภายใต้พารามิเตอร์กระบวนการเหล่านี้ ชั้นหุ้มสามารถรับความหนาและความแข็งระดับไมโครที่สูงขึ้น
3. โครงสร้างจุลภาคของชั้นหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษมีความสม่ำเสมอและละเอียด และมีปรากฏการณ์การแยกส่วนโค้งที่ชัดเจน บริเวณด้านล่างและตรงกลางของชั้นหุ้มส่วนใหญ่เป็นผลึกเรียงเป็นแนวที่ตั้งฉากกับเส้นฟิวชันของชั้นหุ้ม/ส่วนต่อประสานเมทริกซ์หรือเส้นฟิวชั่นแบบตัก และทิศทางการเติบโตมีความสอดคล้องกันสูง มีเกรนหยาบเล็กน้อยในบริเวณเส้นฟิวชัน ทิศทางการเติบโตของเดนไดรต์ในบริเวณด้านบนของชั้นหุ้มค่อนข้างไม่เป็นระเบียบ
4. ความแข็งระดับไมโครของชั้นหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษนั้นสูงกว่าของพื้นผิวอย่างมาก ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของปลอกม้วนแบบหล่อ