Tha umha staoin na stuth bunaiteach airson pàirtean caitheamh agus tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an raon gnìomhachais. Chaidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air structar metallographic agus speactram lùth umha staoin CuSn12Ni2, agus chaidh pùdar umha staoin CuSn12Ni2 a chòmhdach air an t-substrate stàilinn alloy 42CrMo a’ cleachdadh a còmhdach laser àrd-astar pròiseas gus deuchainn neart ceangail a dhèanamh. Tha toraidhean an rannsachaidh a’ sealltainn gu bheil ceangal metallurgical air a choileanadh eadar umha staoin CuSn12Ni2 agus an substrate stàilinn alloy 42CrMo.

1. Cùl-fhiosrachadh rannsachaidh

Tha umha staoin air a chleachdadh gu farsaing ann an raon gnìomhachais mar aon de na stuthan bunaiteach airson pàirtean brisidh agus caitheamh. Tha an stuth seo gu sònraichte freagarrach airson suidheachaidhean aig astar ìosal agus luchdan trom. Tha na prìomh chruthan a thathas a’ cleachdadh ann an giùlan sleamhnachaidh a’ toirt a-steach sleeves meatailt singilte agus giùlan smeòrach, sleeves bimetal sintered pùdar agus giùlan smeòrach, sleeves bimetal air a thilgeil sa mheadhan agus giùlan smeòrach, snìomh sleeves aon mheatailt, sleeves meatailt singilte meatailt pùdarrach, msaa. Tha còmhdach laser na uachdar èifeachdach neartachadh agus ath-saothrachadh teicneòlas càraidh leis na buannachdan bho cheangal math leis an t-substrate, ìre caolachaidh ìosal, agus sòn beag fo bhuaidh teas. Tha còmhdach laser na phròiseas iom-fhillte de cheangal ioma-pharamadair. Tha paramadairean leithid cumhachd laser, astar sganaidh laser, astar biadhaidh pùdar, agus trast-thomhas spot glè chudromach airson càileachd còmhdach còmhdach. Thathas air sgrùdadh a dhèanamh air saothrachadh cuir-ris còmhdach laser ann an iomadh taobh aig an taigh agus thall thairis. Ach, airson còmhdach laser àbhaisteach, bidh am pùdar a ’gabhail a-steach 20% den lùth, tha an ìre cleachdadh lùtha ìosal, tha an ìre caolachaidh 5% ~ 15%, agus tha an tomhas giollachd às deidh sin mòr às deidh a’ chòmhdach a chrìochnachadh, agus tha a ’chosgais giollachd tha àrd. Airson còmhdach laser àrd-astar, faodaidh am pùdar 80% den lùth a ghabhail a-steach, tha an ìre cleachdadh lùtha àrd, faodaidh an ìre caolachaidh a bhith nas lugha na 3%, agus tha an ìre giollachd às deidh sin beag às deidh a ’chòmhdach a chrìochnachadh, agus an giullachd tha cosgais ìosal. Bidh teicneòlas còmhdach laser àrd-astar no eadhon ultra-luath a ’dèanamh an fheum as fheàrr de chruth leaghaidh agus co-mheas sùghaidh lùth an phùdar, ag àrdachadh ìre tasgaidh stuthan, agus a’ faighinn neart àrd-èifeachdais, gun lochd, àrd-ceangail, agus ìosal- còmhdach còmhdach ìre caolachaidh, a tha nas buannachdail na còmhdach laser traidiseanta. Thathas a ’cleachdadh a’ phròiseas ullachaidh còmhdach laser àrd-astar gus an còmhdach alloy staoin-umha ullachadh air an t-substrate shailean stàilinn, a dh ’fhaodas fuasgladh fhaighinn air duilgheadas ruith chearcaill air adhbhrachadh le èaladh air adhbhrachadh leis an eadar-theachd fad-ùine eadar an t-seam cas agus an stàilinn. substrate. Agus às deidh don fhilleadh umha alloy stain fàiligeadh, faodar a phròiseasadh agus a thoirt air falbh agus an uairsin ath-chòmhdach gus ath-saothrachadh a choileanadh. Aig an àm seo, chan eil ach glè bheag de sgrùdaidhean ann air còmhdach laser àrd-astar de phùdar umha staoin air fo-stratan shailean stàilinn. Bidh an t-ùghdar a’ cleachdadh teicneòlas còmhdach laser àrd-astar gu pùdar umha staoin CuSn12Ni2 còmhdaichte air substrate stàilinn alloy 42CrMo gus sgrùdadh a dhèanamh air meanbh-sgrìobhadh agus eagrachadh an stuth agus neart macro-cheangail an stuth meatailt dà-fhilleadh. Tha toraidhean an rannsachaidh a’ sealltainn gu bheil umha staoin CuSn12Ni2 agus substrate stàilinn alloy 42CrMo air ceangal meatailteach a choileanadh.

2 Eisimpleir ullachadh

Gus làn sgrùdadh a dhèanamh air neart ceangail an stuth, thèid na sampallan sgrùdaidh ullachadh an toiseach, a ’toirt a-steach sampallan plèana a thathas a’ cleachdadh gus deuchainn a dhèanamh air uireasbhaidhean stuthan agus co-dhèanamh ceimigeach faisg air uachdar ceangail stuthan, agus sampallan cruinn air an cleachdadh gus neart ceangail stuthan a dhearbhadh.

2.1 Ullachadh pùdar

Mar as motha a bhios meud nam mìrean, is ann as fheàrr a bhios an cumadh spherical, agus mar as èideadh an cuairteachadh pùdar a thathas a’ cleachdadh airson còmhdach laser àrd-astar, is ann as fheàrr a bhios am pùdar a’ sileadh, agus mar as lugha de lochdan às deidh còmhdachadh, gu sònraichte airson an ceangal uachdar, bidh nas lugha de lochdan ann. Gheibhear am pùdar umha staoin CuSn12Ni2 a chleachd an t-ùghdar tro phròiseas atomization gas. Is e am prionnsapal sruth-adhair àrd-astar a chleachdadh gus an leaghan alloy copair a bhriseadh a-steach do boinneagan beaga, agus an uairsin fuarachadh gu sgiobalta gus mìrean meatailt spherical a chruthachadh. Tha meud nam mìrean sa mhòr-chuid ann an 50 ~ 150μm, agus tha an sphericity math, mar a chithear ann am Figear 1. Tha na gràinean metallographic taobh a-staigh a’ phùdar umha staoin gu math. Tha Figear 2 (a) a 'sealltainn a' mhòr-chuid de na criostalan equiaxed, agus Figear 2 (b) a 'sealltainn pàirt bheag de na dendrites. A bharrachd air an sin, tha an sgrùdadh speactram lùth tar-roinneil de phùdar umha staoin a’ sealltainn gu bheil cuairteachadh eileamaidean copair, staoin, agus nicil gu ìre mhath co-ionann, agus nach eil dealachadh ann.

2.2 Eisimpleir ullachadh

Bidh an ullachadh sampall a’ gabhail ri pròiseas còmhdach laser àrd-astar, anns a bheil stòr solais an uidheamachd còmhdach laser na leusair snàithleach le tonn-tonn laser timcheall air 1.06μm agus cumhachd as àirde de 6kW. Às deidh an leusair a bhith air a leigeil a-mach bhon cho-cheangail fiber, tha e air a thionndadh gu solas co-shìnte tro lionsa bualadh, agus an uairsin air a chuimseachadh tro lionsa fòcas gus an lùth a chuimseachadh aig aon àm, agus tha am meatailt air a leaghadh aig an fhòcas gus giollachd còmhdach laser a choileanadh. Tha an inneal-giùlain gas annular coaxial air a chleachdadh gus pùdar a lìbhrigeadh gu cothromach. Is e argon an gas lìbhrigidh pùdar. Aig an aon àm, thathas a ’cleachdadh argon mar ghas dìon gus oxidation stuthan a lughdachadh aig àm còmhdach laser. Gus an cus teas a ghineadh leis an leusair a thoirt air falbh ann a bhith ag atharrachadh lùth dealain gu lùth aotrom, agus gus pàirt den teas a tha an lens a ’gabhail a-steach a thoirt air falbh a’ nochdadh an t-seam laser anns an t-slighe optigeach taobh a-muigh, tha siostam fuarachaidh uisge air a sholarachadh airson an leusair.

Is e tiugh an còmhdach còmhdaich ann an sgrùdadh an ùghdair 1.2mm, is e an astar còmhdaich 60 ~ 100mm / s, is e trast-thomhas an spot 2mm, is e an ìre beathachaidh pùdar 40 ~ 50g / min, agus is e an cumhachd laser 4500kW ~ 4800kW.

Tha an sampall plèana a chaidh ullachadh leis a’ phròiseas còmhdach laser àrd-astar ri fhaicinn ann am Figear 3, a thathas a’ cleachdadh gus an stuth a chomharrachadh agus a sgrùdadh faisg air uachdar ceangail umha staoin CuSn12Ni2 agus substrate stàilinn alloy 42CrMo. Anns an obair shònraichte, feumar sampaill a thoirt bhon sampall plèana, agus an uairsin an sampall ullachadh airson mion-sgrùdadh structar metallographic agus mion-sgrùdadh speactram lùtha. Tha an sampall deuchainn neart ceangail àbhaisteach a chaidh ullachadh leis a’ phròiseas còmhdach laser àrd-astar ri fhaicinn ann am Figear 4, a thathas a’ cleachdadh gus an neart ceangail eadar umha staoin CuSn12Ni2 agus substrate stàilinn alloy 42CrMo a dhearbhadh.

3 Caractachadh agus mion-sgrùdadh stuthan còmhdach laser àrd-astar

3.1 Structar metallographic

Chaidh an sampall a dhèanamh fo sgrùdadh metallographic. Chleachd an uidheamachd anailis miocroscop achaidh fìor dhoimhneachd. Tha Figear 5 a’ sealltainn morf-eòlas microstructure an t-sampall mus deach creimeadh, agus tha Figear 6 a’ sealltainn structar metallographic an t-sampall às deidh creimeadh. Tha am fuasgladh a thathar a’ cleachdadh airson an sampall coirbeachd air a dhèanamh suas de mheasgachadh de thrì stuthan: 10gFeCl, 6H, 0, fuasgladh searbhag uisge-uisge 2mL le dùmhlachd de 1.16g / mL, agus fuasgladh ethanol 98mL le bloigh tomhas-lìonaidh de 95%. Chithear bho Figear 5 gu bheil pòlaichean sònraichte fhathast aig an umha staoin CuSn12Ni2 a chaidh ullachadh leis a’ phròiseas còmhdach laser àrd-astar, agus is e an trast-thomhas pore as motha 97.14μm. Chithear bho Figear 6 gu bheil structar metallographic an t-sampall às deidh creimeadh gu ìre mhòr dendrites faisg air an uachdar ceangail, agus gu bheil gràinean co-chothromach air an cruthachadh sa mhòr-chuid nas fhaisge air uachdar umha staoin CuSn12Ni2. Is e am prìomh adhbhar gur ann as fhaisge air an uachdar, mar as motha an ìre de supercooling, is ann as fhasa a bhios e gràinean co-chothromach a chruthachadh, agus mar as fhaisge air an uachdar ceangail, is ann as lugha a bhios an ìre de supercooling, a tha nas freagarraiche airson cruthachadh gràinean dendrite.

3.2 Mion-sgrùdadh speactram lùth

Tron phròiseas còmhdach laser, bidh cuid de na h-eileamaidean ann an umha staoin CuSn12Ni2 a’ dol a-steach don mhaitrix stàilinn alloy 42CrMo agus a’ cruthachadh ceangal metallurgical faisg air an uachdar ceangail. Is e adhbhar mion-sgrùdadh speactram lùth aig an uachdar ceangail nach eil an ìre caolachaidh de umha staoin CuSn12Ni2 àrd, agus mar sin chan eil mòran buaidh aig a’ phròiseas air co-dhèanamh agus feartan meacanaigeach umha staoin. Ged nach eil an ìre caolachaidh àrd, bidh beagan eileamaidean a ’dol a-steach don mhaitrix stàilinn alloy, a’ nochdadh gu bheil ceangal metallurgical a ’tachairt faisg air uachdar a’ cheangail.

4 Deuchainn neart ceangail

Às deidh an stuth umha staoin CuSn12Ni2 a bhith air a chòmhdach air matrix stàilinn alloy 42CrMo le pròiseas còmhdach laser àrd-astar, feumaidh neart ceangail àrd a bhith aige leis a ’mhaitris nuair a thèid a chleachdadh mar shreath de shleamhnag a tha a’ lughdachadh brisidh agus a tha an aghaidh caitheamh. giùlan. Faodar seo fhaighinn le bhith ag atharrachadh paramadairean pròiseas còmhdach laser àrd-astar. Dh’ ullaich an t-ùghdar na sampallan airson an deuchainn neart ceangail a rèir inbhe nàiseanta GB/T12948-1991 “Dòigh Deuchainn millteach airson Neart Bond Bimetallic de Bearings Sleamhnachaidh” agus rinn e deuchainn neart ceangail. Is e neart toraidh stuth umha staoin CuSn12Ni2 140MPa ~ 150MPa, agus is e an neart tensile 260MPa ~ 300MPa. Nuair a tha an neart ceangail nas lugha na an neart toraidh, bidh bristeadh a’ tachairt aig uachdar a’ cheangail. Nuair a tha an neart ceangail eadar an neart toraidh agus an neart tensile, bidh bristeadh fhathast a’ tachairt aig uachdar a’ cheangail, ach tha an corp umha staoin CuSn12 air gèilleadh mu thràth. Nuair a tha an neart ceangail nas motha na an neart tensile, bidh bristeadh a’ tachairt ann am bodhaig stuth umha staoin CuSn12Ni2. Tha an deuchainn neart ceangail àbhaisteach air a shealltainn ann am Figear 8, agus tha toraidhean an deuchainn air an sealltainn ann am Figear 9. Mar a chithear bho Figear 9, is e neartan ceangail àbhaisteach an dà shampall às deidh an deuchainn 429.5MPa agus 326.6MPa, fa leth, a tha nas àirde na neart tensile an stuth, a’ nochdadh gu bheil neart ceangail an uachdar ceangail nas àirde na neart tensile umha staoin CuSn12Ni2. Tha fios bhon deuchainn gur e uachdar briste an t-sampall corp umha staoin CuSn12Ni2, mar a chithear ann am Figear 10, a tha cuideachd a’ dearbhadh gu bheil neart ceangail an uachdar ceangail nas àirde na neart tensile umha staoin CuSn12Ni2. Tha toraidhean deuchainn neart ceangail cuideachd a’ sealltainn gu bheil ceangal meatailteach aig umha staoin CuSn12Ni2 agus matrix stàilinn alloy 42CrMo.

Co-dhùnadh 5

Rinn an t-ùghdar sgrùdadh air coileanadh ceangail matrix umha agus stàilinn alloy CuSn12Ni2 air ullachadh le pròiseas còmhdach laser àrd-astar, agus lorg e gun tug umha staoin CuSn12Ni2 agus matrix stàilinn alloy 42CrMo ceangal meatailteach.

Faisg air an uachdar ceangail, tha umha staoin CuSn12Ni2 gu ìre mhòr dendrites. Faisg air uachdar umha staoin CuSn12Ni2, tha criostalan co-chothromach an làthair sa mhòr-chuid. Tha seo a’ nochdadh gu bheil an fho-fhuarachadh faisg air an uachdar ceangail beag agus gu bheil an fho-fhuarachadh air an uachdar mòr.

Chan eil an ìre caolachaidh de umha staoin CuSn12Ni2 le pròiseas còmhdach laser àrd-astar glè àrd, agus mar sin chan eil mòran buaidh aig a’ phròiseas air co-dhèanamh agus feartan meacanaigeach umha staoin.

Nuair a thèid paramadairean pròiseas còmhdach laser àrd-astar atharrachadh gu paramadairean iomchaidh, faodaidh neart ceangail an uachdar ceangail a dhol thairis air neart tensile umha staoin CuSn12Ni2.