Perunggu timah minangka bahan dhasar kanggo nyandhang bagean lan akeh digunakake ing lapangan industri. Struktur metalografi lan spektrum energi tembaga timah CuSn12Ni2 dianalisis, lan bubuk tembaga timah CuSn12Ni2 dilapisi ing substrat baja paduan 42CrMo nggunakake a kacepetan dhuwur laser cladding proses kanggo nindakake test kekuatan ikatan. Asil riset nuduhake yen iketan metalurgi wis ngrambah antarane CuSn12Ni2 timah tembaga lan 42CrMo landasan baja paduan.

1. Latar panaliten

Perunggu timah akeh digunakake ing lapangan industri minangka salah sawijining bahan dhasar kanggo gesekan lan nyandhang bagean. Materi iki utamané cocok kanggo kondisi kacepetan kurang lan abot. Wangun utama sing digunakake ing bantalan geser kalebu lengen logam tunggal lan bantalan dorong, lengen bimetal sing disinter bubuk lan bantalan dorong, lengen bimetal lan bantalan dorong sentrifugal, lengen logam sing berputar, lengen logam bubuk metalurgi, lsp. Laser cladding minangka permukaan sing efisien. ngiyataken lan remanufacturing teknologi repair karo kaluwihan saka iketan apik karo landasan, tingkat dilution kurang, lan zona panas-kena pengaruh cilik. Cladding laser minangka proses kompleks kopling multi-parameter. Parameter kayata daya laser, kacepetan scanning laser, kacepetan dipakani bubuk, lan diameter titik penting banget kanggo kualitas lapisan cladding. Manufaktur aditif cladding laser wis diteliti ing pirang-pirang aspek ing omah lan ing luar negeri. Nanging, kanggo cladding laser konvensional, wêdakakêna nyerep 20% saka energi, tingkat panggunaan energi kurang, tingkat pengenceran 5% ~ 15%, lan volume Processing sakteruse gedhe sawise cladding wis rampung, lan biaya Processing. dhuwur. Kanggo cladding laser kacepetan dhuwur, wêdakakêna bisa nresep 80% saka energi, tingkat pemanfaatan energi dhuwur, tingkat pengenceran bisa kurang saka 3%, lan volume Processing sakteruse cilik sawise cladding wis rampung, lan Processing. biaya kurang. Kacepetan dhuwur utawa malah Ultra-dhuwur-kacepetan teknologi laser cladding ngoptimalake wangun leleh lan rasio panyerepan energi saka wêdakakêna, nambah tingkat deposisi materi, lan entuk dhuwur-efficiency, cacat-free, dhuwur-ikatan kekuatan, lan kurang- lapisan cladding tingkat pengenceran, sing luwih nguntungake tinimbang cladding laser tradisional. Proses preparation laser cladding kacepetan dhuwur digunakake kanggo nyiapake lapisan alloy timah-perunggu ing landasan batang baja, kang bisa ngatasi masalah mlaku bunderan disebabake penjilat disebabake gangguan long-term pas antarane lengan poros lan baja. substrate. Lan sawise lapisan paduan tembaga timah gagal, bisa diproses lan dicopot banjur dilapisi maneh kanggo entuk remanufacturing. Ing saiki, ana relatif sawetara pasinaon ing kacepetan dhuwur laser cladding bubuk tembaga timah ing landasan batang baja. Penulis aplikasi teknologi laser cladding kacepetan dhuwur kanggo klamben wêdakakêna tembaga CuSn12Ni2 timah ing 42CrMo landasan baja alloy kanggo sinau mikro-komposisi lan organisasi saka materi lan kekuatan macro-ikatan saka materi pindho lapisan logam. Asil panaliten nuduhake yen tembaga timah CuSn12Ni2 lan substrat baja paduan 42CrMo wis entuk ikatan metalurgi.

2 Contoh persiapan

Supaya bisa nyinaoni kekuwatan ikatan materi kanthi lengkap, conto riset disiapake dhisik, kalebu conto pesawat sing digunakake kanggo nguji cacat materi lan komposisi kimia ing cedhak permukaan ikatan materi, lan conto bunder sing digunakake kanggo nguji kekuatan ikatan materi.

2.1 Preparasi bubuk

Ukuran partikel sing luwih konsentrasi, luwih apik wangun bundher, lan luwih seragam distribusi komposisi bubuk sing digunakake kanggo cladding laser kanthi kacepetan dhuwur, luwih apik fluidity bubuk, lan kurang cacat sawise cladding, utamane kanggo ikatan. permukaan, bakal ana kurang cacat. Bubuk perunggu timah CuSn12Ni2 sing digunakake dening penulis dijupuk kanthi proses atomisasi gas. Prinsip kasebut yaiku nggunakake aliran udara kanthi kacepetan dhuwur kanggo ngilangi cairan campuran tembaga dadi tetesan cilik, banjur adhem kanthi cepet kanggo mbentuk partikel logam bunder. Ukuran partikel utamané klempakan ing 50 ~ 150μm, lan sphericity apik, minangka ditampilake ing Figure 1. Butiran metallographic nang wêdakakêna tembaga timah apik. Gambar 2 (a) nuduhake sebagian besar kristal equiaxed, lan Gambar 2 (b) nuduhake bagean cilik saka dendrit. Kajaba iku, analisis spektrum energi cross-sectional bubuk tembaga timah nuduhake yen distribusi tembaga, timah, lan unsur nikel relatif seragam, lan ora ana segregasi.

2.2 Contoh persiapan

Preparasi sampel nganggo proses cladding laser kanthi kacepetan dhuwur, ing ngendi sumber cahya saka peralatan cladding laser yaiku laser serat kanthi dawane gelombang laser kira-kira 1.06μm lan daya maksimal 6kW. Sawise laser dipancarake saka konektor serat, diowahi dadi cahya paralel liwat lensa collimating, lan banjur fokus liwat lensa fokus kanggo konsentrasi energi ing salah siji titik, lan logam wis ilang ing fokus kanggo entuk Processing laser cladding. Pembawa gas annular coaxial digunakake kanggo ngirim bubuk kanthi merata. Gas pangiriman bubuk yaiku argon. Ing wektu sing padha, argon digunakake minangka gas protèktif kanggo ngurangi oksidasi bahan sajrone cladding laser. Kanggo mbusak keluwihan panas sing diasilake dening laser ing proses ngowahi energi listrik dadi energi cahya, lan mbusak bagean panas sing diserap dening lensa sing nggambarake sinar laser ing jalur optik eksternal, sistem pendinginan banyu diwenehake kanggo ing laser.

Ing kekandelan saka lapisan cladding ing sinau penulis punika 1.2mm, kacepetan cladding punika 60 ~ 100mm / s, diameteripun titik punika 2mm, jumlah bubuk dipakani 40 ~ 50g / min, lan daya laser punika 4500kW ~ 4800kW.

Sampel bidang sing disiapake kanthi proses cladding laser kacepetan dhuwur ditampilake ing Figure 3, sing digunakake kanggo menehi ciri lan nganalisa materi sing cedhak karo permukaan ikatan tembaga timah CuSn12Ni2 lan substrat baja campuran 42CrMo. Ing operasi tartamtu, perlu kanggo njupuk conto saka sampel bidang, lan banjur nyiyapake sampel kanggo analisis struktur metallography lan analisis spektrum energi. Sampel tes kekuatan ikatan normal sing disiapake kanthi proses cladding laser kacepetan dhuwur ditampilake ing Gambar 4, sing digunakake kanggo nemtokake kekuatan ikatan antarane tembaga timah CuSn12Ni2 lan substrat baja campuran 42CrMo.

3 Karakterisasi lan analisis bahan cladding laser kacepetan dhuwur

3.1 Struktur Metalografi

Sampel kasebut ngalami analisis metalografi. Peralatan analisis nggunakake mikroskop ultra-depth of field. Gambar 5 nuduhake morfologi mikrostruktur sampel sadurunge korosi, lan Gambar 6 nuduhake struktur metalografi sampel sawise korosi. Solusi sing digunakake kanggo sampel korosi kasusun saka campuran telung zat: 10gFeCl, 6H, 0, 2mL larutan asam klorida kanthi kapadhetan 1.16g/mL, lan 98mL larutan etanol kanthi fraksi volume 95%. Bisa dideleng saka Figure 5 yen tembaga timah CuSn12Ni2 sing disiapake kanthi proses cladding laser kacepetan dhuwur isih nduweni pori-pori tartamtu, lan diameter pori paling gedhe yaiku 97.14μm. Bisa dideleng saka Figure 6 sing struktur metalographic saka sampel sawise karat utamané dendrites cedhak lumahing iketan, lan pari-parian equiaxed utamané kawangun nyedhaki lumahing tembaga timah CuSn12Ni2. Alasan utama yaiku yen luwih cedhak karo permukaan, luwih gedhe tingkat supercooling, luwih gampang mbentuk butir equiaxed, lan luwih cedhak karo permukaan ikatan, luwih cilik tingkat supercooling, sing luwih kondusif kanggo pembentukan biji dendrit.

3.2 Analisis spektrum energi

Sajrone proses cladding laser, sawetara unsur ing tembaga timah CuSn12Ni2 bakal nembus menyang matriks baja paduan 42CrMo lan mbentuk ikatan metalurgi ing cedhak permukaan ikatan. Tujuan analisis spektrum energi ing permukaan ikatan yaiku tingkat pengenceran tembaga timah CuSn12Ni2 ora dhuwur, mula proses kasebut nduweni pengaruh cilik ing komposisi lan sifat mekanik tembaga timah. Senajan tingkat pengenceran ora dhuwur, jumlah cilik saka unsur nglebokake matriks baja alloy, nuduhake yen ikatan metalurgi ana cedhak lumahing iketan.

4 Tes kekuatan ikatan

Sawise materi tembaga timah CuSn12Ni2 dilapisi ing matriks baja paduan 42CrMo kanthi proses cladding laser kanthi kacepetan dhuwur, mula kudu nduweni kekuatan ikatan sing dhuwur karo matriks nalika digunakake minangka lapisan sing nyuda gesekan lan tahan nyandhang saka geser. bantalan. Iki bisa dipikolehi kanthi nyetel paramèter proses cladding laser kanthi kacepetan dhuwur. Penulis nyiapake spesimen kanggo tes kekuatan ikatan miturut standar nasional GB / T12948-1991 "Metode Test Destructive for Bimetallic Bond Strength of Sliding Bearings" lan nganakake tes kekuatan ikatan. Kekuwatan ngasilake bahan tembaga timah CuSn12Ni2 yaiku 140MPa ~ 150MPa, lan kekuatan tarik yaiku 260MPa ~ 300MPa. Nalika kekuatan ikatan kurang saka kekuatan ngasilake, fraktur bakal kedadeyan ing permukaan ikatan. Nalika kekuatan iketan antarane kekuatan ngasilaken lan kekuatan tensile, fraktur isih bakal kelakon ing lumahing iketan, nanging awak tembaga timah CuSn12 wis ngasilaken. Nalika kekuatan iketan luwih saka kekuatan tensile, fraktur bakal kelakon ing CuSn12Ni2 awak bahan tembaga timah. Tes kekuatan ikatan normal ditampilake ing Gambar 8, lan asil tes ditampilake ing Gambar 9. Kaya sing bisa dideleng saka Gambar 9, kekuwatan ikatan normal saka rong sampel sawise tes yaiku 429.5MPa lan 326.6MPa, sing masing-masing luwih saka kekuatan tensile saka materi, nuduhake yen kekuatan iketan saka lumahing iketan ngluwihi kekuatan tensile saka tembaga tembaga CuSn12Ni2. Ing lumahing fraktur saka sampel dikenal saka test dadi awak tembaga timah CuSn12Ni2, minangka ditampilake ing Figure 10, kang uga nandheske sing kekuatan iketan saka lumahing iketan ngluwihi kekuatan tensile saka tembaga tembaga CuSn12Ni2. Asil tes kekuatan ikatan uga nuduhake yen tembaga timah CuSn12Ni2 lan matriks baja paduan 42CrMo duwe ikatan metalurgi.

5 Kesimpulan

Penulis nyinaoni kinerja ikatan saka tembaga timah CuSn12Ni2 lan matriks baja campuran sing disiapake kanthi proses cladding laser kanthi kacepetan dhuwur, lan nemokake yen tembaga timah CuSn12Ni2 lan matriks baja paduan 42CrMo ngasilake ikatan metalurgi.

Cedhak permukaan ikatan, tembaga timah CuSn12Ni2 utamane dendrit. Cedhak lumahing tembaga timah CuSn12Ni2, kristal equiaxed utamane ana. Iki nuduhake yen undercooling cedhak permukaan ikatan cilik lan undercooling ing lumahing gedhe.

Tingkat pengenceran tembaga timah CuSn12Ni2 kanthi proses cladding laser kacepetan dhuwur ora dhuwur banget, mula proses kasebut nduweni pengaruh cilik ing komposisi lan sifat mekanik tembaga timah.

Nalika paramèter proses cladding laser-kacepetan dhuwur diatur kanggo paramèter cocok, kekuatan iketan saka lumahing iketan bisa ngluwihi kekuatan tensile saka tembaga tembaga CuSn12Ni2.