Qalay bürünc aşınma hissələri üçün əsas materialdır və sənaye sahəsində geniş istifadə olunur. CuSn12Ni2 qalay bürüncünün metalloqrafik quruluşu və enerji spektri təhlil edildi və CuSn12Ni2 qalay bürünc tozu 42CrMo alaşımlı polad substratın üzərinə örtüldü. yüksək sürətli lazer örtük bağlanma gücü testinin aparılması prosesi. Tədqiqatın nəticələri göstərir ki, CuSn12Ni2 qalay bürünc və 42CrMo alaşımlı polad substrat arasında metallurgiya əlaqəsi əldə edilir.

1. Tədqiqat fonu

Kalay bürünc sürtünmə və aşınma hissələri üçün əsas materiallardan biri kimi sənaye sahəsində geniş istifadə olunur. Bu material xüsusilə aşağı sürət və ağır yük şəraiti üçün uyğundur. Sürüşən podşipniklərdə istifadə olunan əsas formalara tək metal qollar və dayaqlı rulmanlar, toz sinterlənmiş bimetal qollar və dayaqlı rulmanlar, mərkəzdənqaçma üsulu ilə tökmə bimetal qollar və dayaqlı rulmanlar, tək metal qolları əyirən, toz metallurgiyası tək metal qolu və s. effektivdir. substrat ilə yaxşı yapışma, aşağı seyreltmə dərəcəsi və kiçik istilik təsir zonası üstünlükləri ilə təmir texnologiyasının gücləndirilməsi və yenidən hazırlanması. Lazer örtük çox parametrli birləşmənin mürəkkəb bir prosesidir. Lazer gücü, lazer tarama sürəti, toz qidalanma sürəti və ləkənin diametri kimi parametrlər örtük təbəqəsinin keyfiyyəti üçün çox vacibdir. Lazer üzlük aşqarlarının istehsalı evdə və xaricdə bir çox aspektlərdə tədqiq edilmişdir. Bununla belə, ənənəvi lazer örtüyü üçün toz enerjinin 20% -ni udur, enerjidən istifadə dərəcəsi aşağıdır, seyreltmə dərəcəsi 5% ~ 15% təşkil edir və örtük tamamlandıqdan sonra sonrakı emal həcmi böyükdür və emal dəyəri. yüksəkdir. Yüksək sürətli lazer örtüyü üçün toz enerjinin 80% -ni uda bilər, enerjidən istifadə dərəcəsi yüksəkdir, seyreltmə dərəcəsi 3% -dən az ola bilər və örtük tamamlandıqdan sonra sonrakı emal həcmi kiçikdir və emal dəyəri azdır. Yüksək sürətli və ya hətta ultra yüksək sürətli lazer örtük texnologiyası tozun ərimə formasını və enerji udma nisbətini optimallaşdırır, materialın çökmə sürətini artırır və yüksək effektivlik, qüsursuz, yüksək yapışma gücü və aşağı təsir əldə edir. ənənəvi lazer örtüyündən daha üstün olan qatılma dərəcəsi örtük təbəqəsi. Yüksək sürətli lazer örtüyünün hazırlanması prosesi polad şaft substratında qalay-bürünc ərintisi təbəqəsini hazırlamaq üçün istifadə olunur, bu da mil qolu ilə polad arasında uzunmüddətli müdaxilə nəticəsində yaranan sürüşmə nəticəsində yaranan qaçış dairələri problemini həll edə bilər. substrat. Qalay bürünc ərintisi təbəqəsi uğursuz olduqdan sonra, onu emal etmək və çıxarmaq və sonra yenidən istehsal etmək üçün yenidən örtmək olar. Hal-hazırda, polad şaft altlıqlarında qalay bürünc tozunun yüksək sürətli lazerlə örtülməsinə dair nisbətən az tədqiqat var. Müəllif materialın mikro-tərkibini və təşkilini və ikiqat metal materialın makro-bağlanma gücünü öyrənmək üçün 12CrMo alaşımlı polad substratda CuSn2Ni42 qalay bürünc tozunu örtmək üçün yüksək sürətli lazer üzlük texnologiyasını tətbiq edir. Tədqiqatın nəticələri göstərir ki, CuSn12Ni2 qalay bürünc və 42CrMo alaşımlı polad substrat metallurgiya birləşməsinə nail olub.

2 Nümunə hazırlanması

Materialın yapışma möhkəmliyini tam öyrənmək üçün əvvəlcə tədqiqat nümunələri hazırlanır, o cümlədən materialın yapışma səthinin yaxınlığında material qüsurlarını və kimyəvi tərkibini yoxlamaq üçün istifadə edilən müstəvi nümunələr və materialın yapışma gücünü yoxlamaq üçün istifadə edilən dairəvi nümunələr.

2.1 Tozun hazırlanması

Hissəcik ölçüsü nə qədər çox konsentrasiya edilmişsə, sferik forma bir o qədər yaxşıdır və yüksək sürətli lazer örtük üçün istifadə olunan tozun tərkibinin paylanması nə qədər vahid olsa, tozun axıcılığı bir o qədər yaxşı olar və örtükdən sonra, xüsusən də yapışdırma üçün bir o qədər az qüsurlar olur. səthi, daha az qüsurlar olacaq. Müəllifin istifadə etdiyi CuSn12Ni2 qalay bürünc tozu qazın atomlaşdırılması prosesi ilə əldə edilir. Prinsip mis xəlitəli mayeni kiçik damcılara parçalamaq üçün yüksək sürətli hava axınından istifadə etmək və sonra sferik metal hissəciklər yaratmaq üçün onu tez soyutmaqdır. Hissəcik ölçüsü əsasən 50~150μm-də cəmlənmişdir və Şəkil 1-də göstərildiyi kimi sferiklik yaxşıdır. Qalay tunc tozunun içərisindəki metalloqrafik taxıllar incədir. Şəkil 2 (a) bərabər oxlu kristalların əksəriyyətini, Şəkil 2 (b) isə dendritlərin kiçik bir hissəsini göstərir. Bundan əlavə, qalay bürünc tozunun en kəsiyi enerji spektrinin təhlili göstərir ki, mis, qalay və nikel elementlərinin paylanması nisbətən vahiddir və heç bir seqreqasiya baş vermir.

2.2 Nümunə hazırlanması

Nümunə hazırlığı yüksək sürətli lazer örtük prosesini qəbul edir, burada lazer üzlük avadanlığının işıq mənbəyi lazer dalğa uzunluğu təxminən 1.06 μm və maksimum gücü 6 kVt olan lifli lazerdir. Lazer lif konnektorundan buraxıldıqdan sonra, kollimasiya linzaları vasitəsilə paralel işığa çevrilir və sonra enerjini bir nöqtədə cəmləşdirmək üçün fokuslanma lensi vasitəsilə fokuslanır və lazer örtüyü emalına nail olmaq üçün metal fokusda əridilir. Koaksial həlqəvi qaz daşıyıcısı tozu bərabər şəkildə çatdırmaq üçün istifadə olunur. Toz ötürmə qazı arqondur. Eyni zamanda, arqon, lazerlə örtülmə zamanı materialların oksidləşməsini azaltmaq üçün qoruyucu qaz kimi istifadə olunur. Elektrik enerjisinin işıq enerjisinə çevrilməsi prosesində lazerin yaratdığı artıq istiliyi aradan qaldırmaq və lazer şüasını xarici optik yolda əks etdirən linza tərəfindən udulmuş istiliyin bir hissəsini çıxarmaq üçün su soyutma sistemi nəzərdə tutulmuşdur. lazer.

Müəllifin işində üzlük təbəqəsinin qalınlığı 1.2 mm, üzlükləmə sürəti 60~100mm/s, ləkənin diametri 2mm, tozun qidalanma miqdarı 40~50q/dəq, lazerin gücü 4500kW~4800kW-dir.

Yüksək sürətli lazer örtük prosesi ilə hazırlanmış təyyarə nümunəsi CuSn3Ni12 qalay bürünc və 2CrMo alaşımlı polad substratın yapışdırıcı səthinin yaxınlığında materialı xarakterizə etmək və təhlil etmək üçün istifadə olunan Şəkil 42-də göstərilmişdir. Xüsusi əməliyyatda müstəvi nümunədən nümunələr götürmək, sonra isə nümunəni metalloqrafik struktur analizi və enerji spektri analizi üçün hazırlamaq lazımdır. CuSn4Ni12 qalay bürünc və 2CrMo alaşımlı polad substrat arasında bağlanma gücünü təyin etmək üçün istifadə edilən yüksək sürətli lazer örtük prosesi ilə hazırlanmış normal bağlanma gücü test nümunəsi Şəkil 42-də göstərilmişdir.

3 Yüksək sürətli lazer üzlük materiallarının xarakteristikası və təhlili

3.1 Metalloqrafik quruluş

Nümunə metaloqrafik analizə məruz qaldı. Analiz avadanlığı ultra dərinlikli sahə mikroskopundan istifadə edib. Şəkil 5-də nümunənin korroziyadan əvvəl mikrostruktur morfologiyası, Şəkil 6-da isə korroziyadan sonra nümunənin metalloqrafik quruluşu göstərilir. Korroziya nümunəsi üçün istifadə olunan məhlul üç maddənin qarışığından ibarətdir: 10 qFeCl, 6H, 0, 2 ml sıxlığı 1.16 q/mL olan xlorid turşusu məhlulu və 98% həcm hissəsi olan 95 ml etanol məhlulu. Şəkil 5-dən görünür ki, yüksək sürətli lazer üzlük prosesi ilə hazırlanmış CuSn12Ni2 qalay bürüncünün hələ də müəyyən məsamələri var və ən böyük məsamə diametri 97.14μm-dir. Şəkil 6-dan görünür ki, korroziyadan sonra nümunənin metalloqrafik quruluşu əsasən birləşən səthə yaxın dendritlər, bərabər oxlu dənələr isə əsasən CuSn12Ni2 qalay bürüncünün səthinə yaxın əmələ gəlir. Əsas səbəb odur ki, səthə nə qədər yaxın olarsa, həddindən artıq soyutma dərəcəsi bir o qədər çox olar, bərabər oxlu dənələrin əmələ gəlməsi bir o qədər asan olar və birləşən səthə nə qədər yaxın olarsa, həddindən artıq soyutma dərəcəsi bir o qədər kiçik olur ki, bu da səthə daha çox kömək edir. dendrit taxılları.

3.2 Enerji spektrinin təhlili

Lazerlə örtülmə prosesi zamanı CuSn12Ni2 qalay bürüncündəki müəyyən miqdarda elementlər 42CrMo alaşımlı polad matrisinə nüfuz edəcək və birləşdirmə səthinin yaxınlığında metallurgiya bağı meydana gətirəcək. Birləşmə səthində enerji spektrinin təhlilinin məqsədi ondan ibarətdir ki, CuSn12Ni2 qalay bürüncünün qatılma sürəti yüksək deyil, ona görə də proses qalay bürüncün tərkibinə və mexaniki xüsusiyyətlərinə az təsir göstərir. Seyreltmə dərəcəsi yüksək olmasa da, az miqdarda elementlər alaşımlı polad matrisinə daxil olur, bu, metalurji birləşmənin birləşmə səthinin yaxınlığında baş verdiyini göstərir.

4 Bağlama gücü testi

CuSn12Ni2 qalay bürünc materialı 42CrMo alaşımlı polad matris üzərinə yüksək sürətli lazer örtük prosesi ilə örtüldükdən sonra, sürüşmənin sürtünməni azaldan və aşınmaya davamlı təbəqəsi kimi istifadə edildikdə, matrisa ilə yüksək yapışma gücünə malik olmalıdır. rulman. Bu, yüksək sürətli lazer örtük prosesinin parametrlərini tənzimləməklə əldə edilə bilər. Müəllif milli standart GB/T12948-1991 “Sürüşən podşipniklərin bimetalik bağlanma gücü üçün dağıdıcı sınaq metodu”na uyğun olaraq yapışma möhkəmliyi testi üçün nümunələr hazırladı və yapışma möhkəmliyi sınağı keçirdi. CuSn12Ni2 qalay bürünc materialın məhsuldarlığı 140MPa~150MPa, dartılma gücü isə 260MPa~300MPa-dır. Bağlanma gücü axma gücündən az olduqda, bağlama səthində qırılma baş verəcəkdir. Bağlanma gücü axma gücü ilə dartılma gücü arasında olduqda, yapışma səthində qırılma hələ də baş verəcək, lakin CuSn12 qalay tunc gövdəsi artıq bükülüb. Bağlanma gücü dartılma gücündən böyük olduqda CuSn12Ni2 qalay bürünc materialının gövdəsində qırılma baş verəcək. Normal bağlanma gücü testi Şəkil 8-də, sınaq nəticələri isə Şəkil 9-da göstərilmişdir. Şəkil 9-dan göründüyü kimi, sınaqdan sonra iki nümunənin normal bağlanma gücü müvafiq olaraq 429.5MPa və 326.6MPa-dır. materialın dartılma gücündən böyükdür ki, bu da birləşdirmə səthinin yapışma gücünün CuSn12Ni2 qalay bürüncün dartılma dayanımından artıq olduğunu göstərir. Nümunənin qırılma səthinin Şəkil 12-da göstərildiyi kimi CuSn2Ni10 qalay bürünc gövdəsi olduğu sınaqdan məlumdur ki, bu da birləşdirmə səthinin bağlanma gücünün CuSn12Ni2 qalay bürüncünün dartılma möhkəmliyindən artıq olduğunu təsdiqləyir. Bağlanma gücü testinin nəticələri də göstərir ki, CuSn12Ni2 qalay bürünc və 42CrMo alaşımlı polad matrisi metalurji birliyə malikdir.

5 Nəticə

Müəllif CuSn12Ni2 qalay bürünc və yüksək sürətli lazer örtük prosesi ilə hazırlanmış ərinti polad matrisinin bağlanma performansını tədqiq etdi və CuSn12Ni2 qalay bürünc və 42CrMo alaşımlı polad matrisinin metallurgiya birləşməsini istehsal etdiyini aşkar etdi.

Bağlayıcı səthin yaxınlığında CuSn12Ni2 qalay bürünc əsasən dendritlərdən ibarətdir. CuSn12Ni2 qalay bürüncünün səthinin yaxınlığında əsasən bərabər oxlu kristallar mövcuddur. Bu onu göstərir ki, birləşdirmə səthinin yaxınlığında zəif soyutma kiçikdir və səthdə zəif soyutma böyükdür.

CuSn12Ni2 qalay bürüncünün yüksək sürətli lazer örtük prosesi ilə seyreltmə dərəcəsi çox yüksək deyil, buna görə də proses qalay bürüncün tərkibinə və mexaniki xüsusiyyətlərinə az təsir göstərir.

Yüksək sürətli lazer üzlük prosesinin parametrləri müvafiq parametrlərə uyğunlaşdırıldıqda, yapışdırıcı səthin yapışma gücü CuSn12Ni2 qalay bürüncün dartılma gücündən çox ola bilər.