कर्षण पिनका लागि कास्ट स्टील (नम्बर 25 स्टिल) सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, र अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलको कोटिंगले ढाकिएको थियो। लेजर cladding प्रविधि। क्लेडिङ तहको संगठन र संरचनालाई अप्टिकल माइक्रोस्कोप, स्क्यानिङ र ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप, र एक्स-रे डिफ्राक्टोमिटरद्वारा विश्लेषण र विशेषता गरिएको थियो। कठोरता र पहिरन प्रदर्शन माइक्रोहार्डनेस परीक्षक र पहिरन परीक्षक द्वारा परीक्षण गरिएको थियो। नतिजाहरूले देखाउँदछ कि अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्लेडिंग तह इक्वेक्स्ड क्रिस्टल, डेन्ड्राइट र प्लानर क्रिस्टलहरू मिलेर बनेको छ, र गर्मी प्रभावित क्षेत्र मार्टेन्साइट र ट्रोस्टाइटबाट बनेको छ। क्ल्याडिङ तहका डेन्ड्राइटहरू चरणहरू हुन्, र इन्टरडेन्ड्राइटिक क्षेत्रहरू चरणहरू र कार्बाइडहरू Cr, C² मिलेर बनेका हुन्छन्। माइक्रोहार्डनेस लेयर-तातो प्रभावित क्षेत्र-सब्सट्रेट क्ल्याडिङबाट क्रमशः 310HVo.1-280HVo.1-170HVo.1 मा घट्छ। नम्बर 25 स्टिल सब्सट्रेट टाँसेको पहिरन र घर्षण पहिरन हो, र क्लेडिंग तह घर्षण पोशाक हो; १ घन्टा लगाएपछि, क्ल्याडिङ तहको पहिरन प्रतिरोध नम्बर २५ स्टिल सब्सट्रेटको दोब्बर हुन्छ।

विद्युतीय लोकोमोटिभको कर्षण यन्त्रको महत्त्वपूर्ण भागको रूपमा, कर्षण पिनले लोकोमोटिभको सञ्चालनको क्रममा कर्षण रड शरीरको घर्षण र प्रभावलाई असर गर्छ। एक निश्चित कम्पनी द्वारा उत्पादित Harmony Electric 3C इलेक्ट्रिक लोकोमोटिभ (HXD3C) को कर्षण पिन ZG230-450 (न. 25 स्टिल) बाट बनेको छ। कास्टिङ प्रक्रियाको बखत, बालुवाको प्वालहरू र छिद्रहरू जस्ता छिटपुट दोषहरू प्रायः सतहको छेउमा उत्पादन हुन्छन्, जसले यसको सेवा जीवनमा पुग्नु अघि ट्र्याक्सन पिन सजिलै असफल हुन सक्छ। तसर्थ, सतह नजिकका त्रुटिहरू स्थानीय रूपमा मर्मत गर्न आवश्यक छ।

लेजर क्लेडिंग तह उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, उच्च तापमान अक्सीकरण प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध र अन्य फाइदाहरू छन्, जसले लेजर क्ल्याडिङ प्रविधिको द्रुत विकासको नेतृत्व गरेको छ। परम्परागत क्लेडिङ प्रविधिहरू (जस्तै आर्क वेल्डिङ र थर्मल स्प्रेइङ) सँग तुलना गर्दा, लेजर क्ल्याडिङले राम्रो कोटिंग्स उत्पादन गर्न सक्छ, जस्तै घना माइक्रोस्ट्रक्चर, उच्च पहिरन प्रतिरोध, कम पतला दर र सब्सट्रेटसँग धातुकर्म बन्धन। यो प्रविधि सतह मर्मत र भागहरु को परिमार्जन को लागी एक महत्वपूर्ण विधि भएको छ।

यस कागजमा, 25 स्टील सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, र austenitic स्टेनलेस स्टील कोटिंग लेजर cladding प्रविधि द्वारा तयार गरिएको थियो। कोटिंग संरचना, माइक्रोहार्डनेस र पहिरन प्रदर्शन विश्लेषण र परीक्षण गरियो।

1 प्रयोगात्मक विधि
प्रयोगात्मक सब्सट्रेट 25 स्टीलको थियो, र सतहलाई खिया हटाउनको लागि स्यान्डपेपरले पूर्व-पीसिएको थियो। Austenitic स्टेनलेस स्टील पाउडर लेजर cladding सामग्री को रूप मा प्रयोग गरिएको थियो, र यसको कण आकार दायरा 50 ~ 100μm थियो। Austenitic स्टेनलेस स्टील पाउडर को माइक्रोमोर्फोलोजी चित्र 1 मा देखाइएको छ। यसको रासायनिक संरचना (द्रव्यमान अंश) निम्नानुसार छ: C 0.02%, Si 0.82%, Mn 1.68%, Mo 0.08%, Cr 19.34%, Ni 9.97% छ, र Fe 68.09% छ।

लेजर क्ल्याडिङ प्रयोग गर्नु अघि, अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील पाउडरलाई 120 घन्टाको लागि 1 ℃ मा सुकाउने ओभनमा पूर्ण रूपमा सुकाइएको थियो। ट्र्याक्सन पिनको सतह नजिकै बालुवा प्वालहरूको दोष विशेषताहरूलाई अधिकतम हदसम्म अनुकरण गर्न, लेजर क्ल्याडिङ अघि 25 वटा स्टिलको सतह मेकानिकली रूपमा खनेको थियो, जसको प्वाल व्यास ४ मिमी र प्वालको गहिराइ ०.५ मिमी थियो।

यो कागजमा, YLS-6000 फाइबर लेजर प्रयोग गरिएको थियो र लेजर क्लेडिंगको लागि समाक्षीय पाउडर फिडिङ विधि प्रयोग गरिएको थियो। अनुकूलित प्रक्रिया प्यारामिटरहरू थिए: 30mm को नकारात्मक डिफोकस, 3mm को स्पट व्यास, 2600W को लेजर पावर, 6mm/s को स्क्यानिङ दर, र एकल-पास लेजर क्लेडिंग प्रयोगमा 18.9g/min को पाउडर फिडिङ दर; 2500W को लेजर पावर, 6mm/s को स्क्यानिङ दर, 40% को ओभरल्याप दर, र बहु-पास सिंगल-लेयर लेजर क्ल्याडिङ प्रयोगमा 18.9g/min को पाउडर फिडिङ दर।

Leica DMi8 A अप्टिकल माइक्रोस्कोप, PANalytical Empyrean X-ray diffractometer, Zeiss Supra प्रयोग गरी कोटिंगको संगठन र संरचनालाई 55-प्रकारको क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप र JEM2100F ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपद्वारा विश्लेषण गरिएको थियो। सब्सट्रेट र क्ल्याडिङ तहको कठोरतालाई माइक्रोहार्डनेस परीक्षक मोडेल HV-1000B द्वारा 15s को लोडिङ समय र 100g को प्रयोगात्मक लोडको साथ परीक्षण गरिएको थियो। परीक्षण कोटिंग सतह देखि नम्बर 25 स्टील सब्सट्रेट सम्म अनुदैर्ध्य cladding लेयर मोटाई दिशा संग गरिएको थियो, र 3 बिन्दु को कठोरता अनुदैर्ध्य दिशा मा समान मोटाई मा transversely परीक्षण गरियो, र औसत मान लिइयो।

पहिरन परीक्षणले UMTTriboLab घर्षण र पहिरन परीक्षक प्रयोग गर्‍यो, ग्राइन्डिङ बल CCr15 सामाग्री थियो जसको व्यास 5mm थियो, ग्राइंडिङ बलको कठोरता 62HRC थियो, वेयर लोड 100N थियो, ग्राइंडिङ बल रेसिप्रोकेटिङ दूरी 6mm थियो, र reciprocating गति 4 थियो। mm/s सब्सट्रेटको द्रव्यमान र पहिरन अघि र पछि कोटिंग इलेक्ट्रोनिक ब्यालेन्सको साथ तौलिएको थियो।

2 प्रयोगात्मक परिणाम र छलफल

2.1 सूक्ष्म संरचना विश्लेषण
चित्र २ क्ल्याडिङ लेयर (CL) संरचनाको स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप छवि हो। लेजर क्लेडिङ प्रक्रियाको समयमा, लेजर बीम असमान ऊर्जा वितरणको साथ गाउसियन ताप स्रोत हो। ताप र शीतलन प्रक्रियाको समयमा, विभिन्न ताप र शीतलन दरहरूले प्रत्येक क्षेत्रमा विभिन्न संगठनात्मक आकारहरू निम्त्याउनेछन्। ठोसीकरण सिद्धान्तका अनुसार, ठोस-तरल इन्टरफेस स्थिरता (G/R) कारकले क्ल्याडिङ तह संरचनाको वृद्धि आकारविज्ञान निर्धारण गर्दछ, जहाँ G तापमान ढाँचा हो र R ठोसीकरण दर हो। क्ल्याडिङ तहको माथिल्लो र तल्लो भागको माइक्रोस्ट्रक्चरबाट, यो देख्न सकिन्छ कि क्ल्याडिङ तहको माथिल्लो भाग मुख्यतया इक्वेक्स्ड क्रिस्टल र डेन्ड्राइटले बनेको हुन्छ, र क्ल्याडिङ तहको तल्लो भाग मुख्यतया एकल मोटे स्तम्भ क्रिस्टलबाट बनेको हुन्छ। , र यसको बृद्धिको दिशा मूलतया फ्युजन रेखामा लम्ब हुन्छ। यो किनभने फ्युजन लाइनको लम्बवत दिशामा तातो अपव्यय क्लेडिङ प्रक्रियाको समयमा छिटो हुन्छ, र फ्यूजन लाइन क्षेत्रको संगठन प्लानर क्रिस्टलहरू मिलेर बनेको हुन्छ।

चित्र 3 ले एकल-पास क्लेडिङ नमूनाको गर्मी प्रभावित क्षेत्रको माइक्रोस्ट्रक्चर देखाउँछ। क्ल्याडिङ प्रक्रियाको क्रममा प्रत्येक स्थितिले अनुभव गरेको उच्चतम तापक्रम फरक हुने भएकोले, संगठनात्मक संरचना पनि फरक हुन्छ, र यसलाई शमन क्षेत्र र सामान्यीकरण क्षेत्रमा विभाजन गर्न सकिन्छ। शमन क्षेत्र lamellar martensite बाट बनेको छ। क्ल्याडिङ प्रक्रियाको क्रममा, पग्लिएको पोखरीको नजिकको सब्सट्रेटलाई द्रुत रूपमा Acl माथि अस्टेनिटाइजेसनका लागि तताइन्छ, र त्यसपछि द्रुत रूपमा चिसो गरी ल्यामेलर मार्टेन्साइट बनाइन्छ। सामान्यकरण क्षेत्रको संगठन मूलतया सब्सट्रेटको जस्तै हो, बाहेक सामान्यकरण क्षेत्रको संगठन म्याट्रिक्स संगठनको सापेक्ष राम्रो ट्रोस्टाइट हो।

2.2 एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण
क्लेडिङ तहको XRD विवर्तन स्पेक्ट्रम चित्र 4 मा देखाइएको छ। यो चित्र 4 बाट देख्न सकिन्छ कि austenitic स्टेनलेस स्टील क्लेडिंग तह एकल austenite (γ) चरणबाट बनेको छ, र कुनै अन्य विवर्तन शिखरहरू देखा पर्दैन।

2.3 क्लेडिंग तहको TEM विश्लेषण
चित्र 5 ले अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्लेडिंग तहको माइक्रोस्ट्रक्चर र चयन गरिएको विवर्तन स्पटहरू देखाउँदछ। चित्र 5 (a) क्ल्याडिङ तहको माइक्रोस्ट्रक्चरको स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप फोटो हो; आंकडा 5 (b) र 5 (c) क्रमशः b र c क्षेत्रहरूको प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप उज्यालो क्षेत्र छविहरू हुन्; चित्र 5 (d) र 5 (e) ले क्षेत्रहरू d (डेन्ड्राइट भित्र) र e (डेन्ड्राइटहरू बीच) को चयन गरिएका इलेक्ट्रोन विवर्तन स्पटहरू देखाउँछन्। चित्र 5 (a) मा डेन्ड्राइट भित्रको संरचना प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप अन्तर्गत सेतो म्याट्रिक्सको रूपमा देखिन्छ, र चित्र 5 (d) मा सम्बन्धित विवर्तन स्थान FCC संरचनाको क्रिस्टल ब्यान्ड अक्षको साथ एक चरण हो, जुन संग संगत छ। चित्र 4 मा XRD विवर्तन परिणाम। चित्र 5 (e) मा संयुक्त स्पटहरू यसको स्ट्रिप-जस्तै संरचना Cr, orthorhombic प्रणाली (क्रिस्टल ब्यान्ड अक्ष हो) को Cz हो, र वरपरको सेतो म्याट्रिक्स हो भनेर निर्धारण गर्न क्यालिब्रेट गरिएको थियो। अनुहार-केन्द्रित घन प्रणालीको γ चरण (क्रिस्टल ब्यान्ड अक्ष हो)। यसले देखाउँदछ कि जब लेजर क्लेडिंग अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील पाउडर, γ चरण पहिले तरल चरणबाट अवक्षेपित हुन्छ, र त्यसपछि एक युटेटिक प्रतिक्रिया हुन्छ, γ चरण र क्रोमियम कार्बाइड लेमेलर तहहरूको साथ युटेटिक संरचना बनाउँदछ। माथिको एक्स-रे विश्लेषण क्ल्याडिङ लेयरको सतह तहको भएकोले, सतहमा कार्बाइडको मात्रा ५% भन्दा कम हुने सम्भावना छ, त्यसैले Cr5C3 देखाइएको छैन।

2.4 माइक्रोहार्डनेस वितरण
चित्र 6 क्ल्याडिङ लेयर देखि नम्बर 25 स्टिल सब्सट्रेट सम्मको माइक्रोहार्डनेस कर्भ हो। यो चित्र 6 बाट देख्न सकिन्छ कि स्व-पघ्ने क्लेडिंग तह, गर्मी-प्रभावित क्षेत्र, र सब्सट्रेटको कठोरताले क्रमशः घट्दै गएको प्रवृत्ति देखाउँछ। यो चित्रबाट यो पनि देख्न सकिन्छ कि माथिल्लो तहको तापक्रम पाउडर पग्लने बिन्दुको महत्वपूर्ण मानमा छ, जसको परिणामस्वरूप पाउडर पग्लिएको पोखरीको सतहमा टाँसिएको छ र पूर्ण रूपमा पग्लिएको छैन, र माइक्रोहार्डनेस अलिकति उतारचढाव हुन्छ। ; दूरी बढ्दै जाँदा, क्ल्याडिङ तहको गुणस्तर स्थिर हुन्छ, अधिकतम माइक्रोहार्डनेस मान ३१४ एचभी०.१ हुन्छ, र माइक्रोहार्डनेस ३१० एचभी०.१ मा स्थिर हुन्छ।

लेजर क्ल्याडिङ प्रक्रियाको बखत, ताप-प्रभावित क्षेत्रको प्रत्येक स्थितिले अनुभव गरेको अधिकतम तापक्रम फरक हुन्छ, र अस्टेनिटाइजेशनको डिग्री पनि फरक हुन्छ। फ्युजन लाइनको नजिकको ताप-प्रभावित क्षेत्रको क्वेन्चिङ जोनमा क्ल्याडिङ प्रक्रियाको क्रममा तरल पदार्थभन्दा बढी तापक्रम हुन्छ। द्रुत शीतलता पछि, एक उच्च-शक्ति मार्टेन्सिटिक संरचना प्राप्त गरिन्छ, ताकि यसको माइक्रोहार्डनेस लगभग 280HV0.1 मा कायम रहन्छ। सतहको दूरी बढ्दै जाँदा, मार्टेन्सिटिक संरचनाको अनुपात बिस्तारै घट्दै जान्छ। जब यो गर्मी प्रभावित क्षेत्र को सामान्यीकरण क्षेत्र मा पुग्छ, यसको संरचना मुख्यतया ठीक फेराइट र ट्रोस्टाइट हुन्छ। गहिराई बढ्दै जाँदा, क्लेडिङ पछि चिसो हुने दर बिस्तारै सुस्त हुन्छ, र यसको माइक्रोहार्डनेस बिस्तारै र स्थिर रूपमा 25 स्टील सब्सट्रेटको कठोरतामा कम हुन्छ, अर्थात्, 170 HV0.1।

2.5 घर्षण र पहिरन प्रयोगात्मक विश्लेषण
चित्र 7 ले समयसँगै सुख्खा घर्षण अवस्था अन्तर्गत सब्सट्रेट र अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील लेजर क्ल्याडिङ तहको मास वेयरको परिवर्तन वक्र देखाउँछ। एउटै पहिरन समय अन्तर्गत, क्ल्याडिङ तहको पहिरनको वजन घटाउने सब्सट्रेटको तुलनामा सधैं कम हुन्छ, र पहिरनको समय बढ्दै जाँदा, दुई बीचको खाडल झन् ठूलो हुँदै गइरहेको छ। 30 मिनेटको पहिरन पछि, सब्सट्रेटको पहिरनको वजन क्ल्याडिंग तहको लगभग 1.5 गुणा हुन्छ; पहिरिएको १ घण्टा पछि, सब्सट्रेटको पहिरनको तौल क्ल्याडिङ तहको तुलनामा २ गुणा हुन्छ। यसले देखाउँछ कि अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील कोटिंगको लेजर क्लेडिंग पछि, पहिरन प्रतिरोध उल्लेखनीय रूपमा सुधार भएको छ।

पहिरन संयन्त्रको अनुसार, पहिरनलाई थकानको पहिरन, इरोसन पहिरन, टाँसेको पहिरन, घर्षण पहिरन, इत्यादिमा विभाजन गर्न सकिन्छ। सामान्यतया, पहिरनको व्यवहारमा प्रायः एक निश्चित संयन्त्रको प्रभुत्व हुन्छ, र धेरै संयन्त्रहरू एकै साथ गरिन्छ। चित्र 8 ले सब्सट्रेटको पहिरन आकारविज्ञान र 1 घण्टा पहिरिए पछि अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्ल्याडिङ तह देखाउँछ। चित्र 8 बाट देख्न सकिन्छ, पहिरिए पछि सब्सट्रेट सामग्रीको फरोहरू गहिरो हुन्छन् र प्लास्टिकको विकृतिको निश्चित डिग्री हुन्छ। किनारामा आसंजन घटना अधिक स्पष्ट छ, जुन टाँस्ने पहिरन र घर्षण पहिरन को एक विशिष्ट विशेषता हो। यो किनभने सब्सट्रेट कठोरता कम छ र पहिरन प्रक्रिया को समयमा पिलिंग पिट देखा पर्दछ। अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्लेडिङ तहको पहिरन चिन्हहरू उथले हुन्छन्, थोरै मात्रामा पिलिंग चिन्हहरू, मुख्यतया घर्षण पहिरनको कारणले गर्दा। यो किनभने लेजर क्ल्याडिङको द्रुत शीतलताले अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्ल्याडिङ तहलाई अझ राम्रो बनाउँछ, जसले पहिरन प्रक्रियाको क्रममा पहिरन-प्रतिरोधी सुदृढीकरण चरणलाई समर्थन र जडान गर्न भूमिका खेल्छ। कडा चरण र कडा चरण Cr, Cz ले क्ल्याडिङ तहमा यसको पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न सँगै काम गर्दछ।

3 निष्कर्ष

(१) अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्ल्याडिङ लेयर इक्वेक्स्ड क्रिस्टल, डेन्ड्राइट र प्लानर क्रिस्टलहरू मिलेर बनेको हुन्छ र गर्मी प्रभावित क्षेत्र मार्टेन्साइट र ट्रोस्टाइट मिलेर बनेको हुन्छ। क्ल्याडिङ तहको डेन्ड्राइटहरू चरणहरू मिलेर बनेका हुन्छन्, र इन्टरडेन्ड्राइटिक चरणहरू चरणहरू र कार्बाइड्स Cr मिलेर बनेका हुन्छन्; C1।

(२) स्व-पघ्ने कोटिंग-तातो प्रभावित क्षेत्र-सब्सट्रेटको माइक्रोहार्डनेस बिस्तारै 2 HVo.310-1 HVo.280-1 HVo.170 मा घट्छ।
(3) नम्बर 25 स्टिल सब्सट्रेट टाँसेको पहिरन र घर्षण पहिरन को अधीनमा छ, र cladding तह घर्षण पहिरन को अधीनमा छ। १ घण्टा लगाएपछि, सब्सट्रेटको पहिरनको तौल क्ल्याडिङ तहको झन्डै दोब्बर हुन्छ, अर्थात्, अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील क्ल्याडिङ तहको पहिरन प्रतिरोध नम्बर २५ स्टिल सब्सट्रेटको दोब्बर हुन्छ।