Ezta brontzea higadura piezen oinarrizko materiala da eta asko erabiltzen da industria arloan. CuSn12Ni2 eztainu brontzearen egitura metalografikoa eta energia espektroa aztertu dira, eta CuSn12Ni2 eztainu brontzezko hautsa 42CrMo aleazio altzairuzko substratuan estali zen. abiadura handiko laser estaldura lotura-indarra egiteko prozesua. Ikerketaren emaitzek erakusten dute lotura metalurgikoa lortzen dela CuSn12Ni2 eztainu brontzearen eta 42CrMo aleazio altzairuaren substratuaren artean.

1. Ikerketaren aurrekariak

Ezta brontzea oso erabilia da industria-eremuan marruskadura eta higadura piezetarako oinarrizko materialetako bat bezala. Material hau bereziki egokia da abiadura baxuko eta karga astuneko baldintzetarako. Errodamendu lerragarrietan erabiltzen diren forma nagusiak honako hauek dira: metal bakarreko mahukak eta bultzada-errodamenduak, hauts sinterizatutako bimetalezko mahukak eta bultzada-errodamenduak, zentrifugoz funditutako bimetalezko mahukak eta bultzada-errodamenduak, metal bakarreko mahuka birakariak, hauts metalurgiako metalezko mahuka eraginkorrak, etab. sendotzeko eta birmanufacturatzeko konponketa teknologia substratuarekin lotura ona, diluzio-tasa baxua eta beroak eragindako zona txikiaren abantailekin. Laser estaldura parametro anitzeko akoplamendu prozesu konplexua da. Laser potentzia, laser eskaneatzeko abiadura, hauts elikadura abiadura eta lekuaren diametroa bezalako parametroak oso garrantzitsuak dira estaldura-geruzaren kalitaterako. Laser estaldura gehigarrien fabrikazioa hainbat alderditan aztertu da etxean eta atzerrian. Hala ere, ohiko laser estalkietarako, hautsak energiaren % 20 xurgatzen du, energiaren erabilera-tasa baxua da, diluzio-tasa % 5 ~ % 15 da, eta ondorengo prozesatzeko bolumena handia da estaldura amaitu ondoren eta prozesatzeko kostua. altua da. Abiadura handiko laser estaldurarako, hautsak energiaren % 80 xurga dezake, energiaren erabilera-tasa handia da, diluzio-tasa % 3 baino txikiagoa izan daiteke eta ondorengo prozesatzeko bolumena txikia da estaldura amaitu ondoren, eta prozesatzea. kostua baxua da. Abiadura handiko edo baita ultra-abiadura handiko laser estaldura-teknologiak hautsaren urtze-forma eta energia-xurgapen-erlazioa optimizatzen ditu, materialaren deposizio-tasa handitzen du eta eraginkortasun handiko, akatsik gabeko, lotura-indar handia eta baxua lortzen du. diluzio-tasa estaldura geruza, laser estaldura tradizionala baino abantailatsuagoa dena. Abiadura handiko laser estaldura prestatzeko prozesua altzairuzko ardatzaren substratuan eztainu-brontze aleazio geruza prestatzeko erabiltzen da, eta horrek ardatzaren mahukaren eta altzairuaren arteko epe luzerako interferentziak eragindako zirkuluak exekutatzeko arazoa konpondu dezake. substratua. Eta eztainu brontzezko aleazio geruzak huts egin ondoren, prozesatu eta kendu egin daiteke eta, ondoren, berriro estali daiteke birmanufaktura lortzeko. Gaur egun, altzairuzko ardatzeko substratuetan eztainu-brontzezko hautsaren abiadura handiko laser estaldurari buruzko ikerketa nahiko gutxi daude. Egileak abiadura handiko laser estaldura-teknologia aplikatzen du CuSn12Ni2 eztainu-brontze-hautsa 42CrMo aleazio altzairuzko substratuan estaltzeko, materialaren mikro-konposizioa eta antolaketa eta geruza bikoitzeko metalezko materialaren makro-lotura-indarra aztertzeko. Ikerketaren emaitzek erakusten dute CuSn12Ni2 eztainu brontzeak eta 42CrMo aleazio altzairuzko substratuak lotura metalurgikoa lortu dutela.

2 Lagina prestatzea

Materialaren lotura-indarra guztiz aztertzeko, ikerketa-laginak prestatzen dira lehenik, materialaren akatsak eta konposizio kimikoa materialaren lotura-azaleratik gertu probatzeko erabiltzen diren lagin planoak barne, eta materialaren lotura-indarra probatzeko erabiltzen diren lagin zirkularrak.

2.1 Hautsaren prestaketa

Partikulen tamaina zenbat eta kontzentratuagoa izan, orduan eta forma esferikoa hobea izango da, eta abiadura handiko laser-estaldurarako erabiltzen den hautsaren konposizio-banaketa zenbat eta uniformeagoa izan, orduan eta hobea izango da hautsaren jariakortasuna eta akats gutxiago estalduraren ondoren, batez ere loturarako. azalera, akats gutxiago egongo dira. Egileak erabilitako CuSn12Ni2 eztainu-brontzezko hautsa gasaren atomizazio-prozesuaren bidez lortzen da. Printzipioa abiadura handiko aire-fluxua erabiltzea da kobre-aleazio likidoa tanta txikitan hausteko, eta, ondoren, azkar hoztea metal-partikula esferikoak sortzeko. Partikulen tamaina 50 ~ 150μm-tan kontzentratzen da batez ere, eta esferikotasuna ona da, 1. Irudian ikusten den bezala. Ezta brontzezko hautsaren barruan dauden ale metalografikoak ondo daude. 2 (a) irudiak kristal ekiaxial gehienak erakusten ditu, eta 2. irudiak (b) dendriteen zati txiki bat. Horrez gain, eztainu brontzezko hautsaren energia-espektroaren zeharkako analisiak erakusten du kobre, eztainu eta nikel elementuen banaketa nahiko uniformea ​​dela eta ez dela bereizketarik gertatzen.

2.2 Lagina prestatzea

Laginaren prestaketak abiadura handiko laser estaldura-prozesua hartzen du, zeinean laser estaldura-ekipoaren argi-iturria 1.06μm inguruko laser uhin-luzera eta 6kW-ko gehienezko potentzia duen zuntz laser bat da. Laserra zuntz-konektoretik igorri ondoren, argi paralelo bihurtzen da colimating lente baten bidez, eta gero fokatze-lente baten bidez fokatu egiten da energia puntu batean kontzentratzeko, eta metala fokuan urtzen da laser estaldura prozesatzea lortzeko. Gas eramaile anular koaxiala hautsa uniformeki emateko erabiltzen da. Hautsa emateko gasa argona da. Aldi berean, argona babes-gas gisa erabiltzen da laser estalduran materialen oxidazioa murrizteko. Energia elektrikoa argi-energia bihurtzeko prozesuan laserrak sortzen duen gehiegizko beroa kentzeko eta kanpoko bide optikoan laser izpia islatzen duen lenteak xurgatutako beroaren zati bat kentzeko, ura hozteko sistema eskaintzen da. laserra.

Egilearen azterketako estaldura-geruzaren lodiera 1.2 mm-koa da, estaldura-abiadura 60 ~ 100 mm / s da, lekuaren diametroa 2 mm da, hauts elikadura kopurua 40 ~ 50 g / min eta laser potentzia 4500kW ~ 4800kW da.

Abiadura handiko laser estaldura-prozesuak prestatutako lagin planoa 3. Irudian erakusten da, CuSn12Ni2 eztainu brontzearen eta 42CrMo aleazio altzairuaren substratuaren lotura-azaleratik gertu dagoen materiala ezaugarritzeko eta aztertzeko erabiltzen dena. Eragiketa espezifikoan, beharrezkoa da lagin planotik hartu, eta, ondoren, lagina prestatzea egitura metalografikoaren analisirako eta energia espektroaren analisirako. Abiadura handiko laser estaldura-prozesuaren bidez prestatutako lotura-indarraren probaren lagina 4. Irudian erakusten da, CuSn12Ni2 eztainu-brontzearen eta 42CrMo aleazio-altzairuaren substratuaren arteko lotura-indarra zehazteko erabiltzen dena.

3 Abiadura handiko laser-estaldura-materialen karakterizazioa eta analisia

3.1 Egitura metalografikoa

Lagina azterketa metalografikoa egin zitzaion. Analisi-ekipoak eremu ultra-sakonerako mikroskopioa erabili zuen. 5. Irudiak laginaren mikroegituraren morfologia erakusten du korrosioaren aurretik, eta 6. Irudiak korrosioaren ondoren laginaren egitura metalografikoa erakusten du. Korrosio-laginarentzat erabilitako disoluzioa hiru substantzien nahasketaz osatuta dago: 10gFeCl, 6H, 0, 2mL azido klorhidriko disoluzioa 1.16g/mL-ko dentsitatearekin eta 98mL etanol disoluzioa %95eko bolumen-frakzioarekin. 5. irudian ikus daiteke abiadura handiko laser-estaldura-prozesuaren bidez prestatutako CuSn12Ni2 eztainu-brontzeak oraindik poro batzuk dituela, eta poro-diametro handiena 97.14μm-koa dela. 6. Irudian ikus daiteke korrosioaren ondoren laginaren egitura metalografikoa lotura-azaletik gertu dauden dendritak direla batez ere, eta ale ekiaxeak batez ere CuSn12Ni2 eztainu brontzearen gainazaletik hurbilago sortzen direla. Arrazoi nagusia da gainazaletik zenbat eta hurbilago, orduan eta handiagoa da superhozte-maila, orduan eta errazagoa da ale ekiaxeak sortzea, eta lotura-azalera zenbat eta hurbilago, orduan eta txikiagoa da superhozte-maila, hau da, eraketa errazagoa dena. dendrita aleak.

3.2 Energia espektroaren analisia

Laser estaldura-prozesuan, CuSn12Ni2 eztainu-brontzezko elementu kopuru bat 42CrMo aleazio-altzairu-matrizean sartuko da eta lotura-azaleratik gertu metalurgia-lotura bat sortuko da. Lotura gainazalean energia espektroaren analisiaren helburua CuSn12Ni2 eztainu brontzearen diluzio-tasa ez izatea da, beraz, prozesuak eragin txikia du eztainu brontzearen konposizioan eta propietate mekanikoetan. Diluzio-tasa altua ez den arren, elementu kopuru txiki bat sartzen da altzairu aleazioko matrizean, lotura metalurgikoa lotura gainazaletik gertu gertatzen dela adierazten duena.

4 Lotura-indarra proba

CuSn12Ni2 eztainu brontzezko materiala 42CrMo aleazio altzairuzko matrizean abiadura handiko laser estaldura-prozesuaren bidez estali ondoren, matrizearekin lotura-indar handia izan behar du irristagarri baten marruskadura murrizteko eta higadura-erresistente gisa erabiltzen denean. bearing. Hau abiadura handiko laser cladding prozesuaren parametroak egokituz lor daiteke. Egileak lotzeko indarra probarako aleak prestatu zituen GB/T12948-1991 estandar nazionalaren arabera "Rodamendu deslizatzaileen lotura bimetalen erresistentziarako proba suntsitzaileen metodoa" eta lotura-indar proba bat egin zuen. CuSn12Ni2 eztainu brontzezko materialaren etekin-indarra 140MPa ~ 150MPa da, eta trakzio erresistentzia 260MPa ~ 300MPa da. Lotura-indarra ugalkortasun-indarra baino txikiagoa denean, haustura gertatuko da lotura gainazalean. Lotura-indarra ugalkortasun-erresistentziaren eta trakzio-erresistentziaren artean dagoenean, haustura gertatuko da lotura-azalean, baina CuSn12 eztainu brontzezko gorputza dagoeneko eman du. Lotura-indarra trakzio-erresistentzia baino handiagoa denean, haustura gertatuko da CuSn12Ni2 eztainu brontzezko materialaren gorputzean. Lotura-indar normalaren proba 8. Irudian ageri da, eta probaren emaitzak 9. Irudian. 9. Irudian ikus daitekeenez, probaren ondoren bi laginen lotura-indar normalak 429.5 MPa eta 326.6 MPa dira, hurrenez hurren, hau da. materialaren trakzio-erresistentzia baino handiagoak dira, eta lotura-azaleraren lotura-indarrak CuSn12Ni2 eztainu brontzearen trakzio-ersistentzia gainditzen duela adierazten du. Laginaren haustura gainazala CuSn12Ni2 brontzezko gorputza dela ezagutzen da, 10. Irudian ikusten den bezala, eta horrek ere baieztatzen du lotura gainazalaren lotura-indarrak CuSn12Ni2 eztainu brontzearen trakzio-ersistentzia gainditzen duela. Lotura-indarraren proben emaitzek ere erakusten dute CuSn12Ni2 eztainu brontzeak eta 42CrMo aleazio altzairuzko matrizeak lotura metalurgikoa dutela.

5 Ondorioa

Egileak abiadura handiko laser estaldura-prozesuaren bidez prestatutako CuSn12Ni2 eztainu-brontzearen eta aleazio-altzairu-matrizearen lotura-errendimendua aztertu zuen, eta CuSn12Ni2 eztainu-brontzeak eta 42CrMo aleazio-altzairu-matrizeak lotura metalurgikoak sortzen zituela ikusi zuen.

Lotura gainazaletik gertu, CuSn12Ni2 eztainu brontzea dendrita da batez ere. CuSn12Ni2 eztainu brontzearen gainazaletik gertu, kristal ekiaxedunak daude nagusiki. Honek adierazten du lotura-azaleratik gertu dagoen azpihoztea txikia dela eta gainazaleko hoztea handia dela.

CuSn12Ni2 eztainu brontzearen diluzio-tasa abiadura handiko laser estaldura-prozesuaren bidez ez da oso altua, beraz, prozesuak eragin txikia du eztainu brontzearen konposizioan eta propietate mekanikoetan.

Abiadura handiko laser estaldura-prozesuaren parametroak parametro egokietara egokitzen direnean, lotura-azaleraren lotura-indarrak CuSn12Ni2 eztainu brontzearen trakzio-indarra gaindi dezake.