Каласта бронза је основни материјал за хабајуће делове и широко се користи у индустријском пољу. Анализирани су металографска структура и енергетски спектар ЦуСн12Ни2 калајне бронзе, а прах калајне бронзе ЦуСн12Ни2 је обложен на подлогу од легуре 42ЦрМо помоћу ласерско облагање велике брзине процес за спровођење теста чврстоће везивања. Резултати истраживања показују да се металуршко везивање постиже између ЦуСн12Ни2 калајне бронзе и подлоге од легуре челика 42ЦрМо.

1. Историјат истраживања

Лимена бронза се широко користи у индустријском пољу као један од основних материјала за делове који се троше и трење. Овај материјал је посебно погодан за услове са малим брзинама и великим оптерећењем. Главни облици који се користе у клизним лежајевима укључују једноструке металне чахуре и потисне лежајеве, биметалне чахуре синтероване у праху и потисне лежајеве, центрифугално ливене биметалне чахуре и потисне лежајеве, једноструке металне чауре које се окрећу, једнометалне рукаве из металургије праха, итд. Ласерско ефикасно површинско облагање ојачавање и обнављање технологије поправке са предностима доброг везивања са подлогом, ниске стопе разблажења и мале зоне утицаја топлоте. Ласерско облагање је сложен процес вишепараметарског спајања. Параметри као што су снага ласера, брзина ласерског скенирања, брзина додавања праха и пречник тачке су веома важни за квалитет слоја облоге. Производња адитива за ласерске облоге проучавана је у многим аспектима у земљи и иностранству. Међутим, за конвенционалну ласерску облогу, прах апсорбује 20% енергије, стопа коришћења енергије је ниска, стопа разблаживања је 5% ~ 15%, а накнадна запремина обраде је велика након што је облога завршена, а трошкови обраде је висока. За ласерско облагање велике брзине, прах може да апсорбује 80% енергије, стопа искоришћења енергије је висока, стопа разблажења може бити мања од 3%, а накнадна запремина обраде је мала након завршетка облоге, а обрада трошак је низак. Технологија ласерског облагања велике брзине или чак ултра-велике брзине оптимизује облик топљења и однос апсорпције енергије праха, повећава стопу таложења материјала и добија високу ефикасност, без дефеката, високу чврстоћу везивања и ниску. слој за облагање са брзином разблаживања, што је повољније од традиционалног ласерског облагања. Процес припреме ласерске облоге велике брзине користи се за припрему слоја легуре калаја и бронзе на подлози челичног вратила, што може решити проблем кругова трчања узрокованих пузањем узрокованим дуготрајним сметњама између рукавца вратила и челика супстрат. А након што слој легуре калајне бронзе пропадне, може се обрадити и уклонити, а затим поново обложити да би се постигла поновна производња. Тренутно постоји релативно мало студија о брзом ласерском облагању праха калајне бронзе на подлоге челичне осовине. Аутор примењује технологију ласерског облагања велике брзине на обложен прах ЦуСн12Ни2 калајне бронзе на подлози од легуре челика 42ЦрМо да би проучавао микросастав и организацију материјала и чврстоћу макровезивања двослојног металног материјала. Резултати истраживања показују да су ЦуСн12Ни2 калајне бронзе и 42ЦрМо легиране челичне подлоге постигле металуршко везивање.

2 Припрема узорка

Да би се у потпуности проучила чврстоћа везивања материјала, прво се припремају узорци за истраживање, укључујући равне узорке који се користе за испитивање дефеката материјала и хемијског састава у близини површине везивања материјала, и кружне узорке који се користе за испитивање чврстоће везивања материјала.

2.1 Припрема праха

Што је већа концентрација честица, то је бољи сферни облик и што је уједначенија дистрибуција састава праха који се користи за ласерско облагање великом брзином, то је боља флуидност праха и мање дефеката након облагања, посебно за везивање. површине, биће мање недостатака. Прашак калајне бронзе ЦуСн12Ни2 који користи аутор добија се поступком гасне атомизације. Принцип је да се помоћу протока ваздуха велике брзине разбије течност легуре бакра у ситне капљице, а затим се брзо охлади да се формирају сферичне металне честице. Величина честица је углавном концентрисана у 50~150μм, а сферичност је добра, као што је приказано на слици 1. Металографска зрна унутар праха калајне бронзе су фина. Слика 2 (а) приказује већину кристала са једнаком осовином, а слика 2 (б) приказује мали део дендрита. Поред тога, анализа енергетског спектра попречног пресека праха калајне бронзе показује да је дистрибуција елемената бакра, калаја и никла релативно уједначена и да не долази до сегрегације.

2.2 Припрема узорка

Припрема узорка усваја процес ласерског облагања велике брзине, у којем је извор светлости опреме за ласерско облагање ласерски ласер са ласерском таласном дужином од око 1.06 μм и максималном снагом од 6 кВ. Након што се ласер емитује из конектора за влакна, он се претвара у паралелну светлост кроз колимирајуће сочиво, а затим се фокусира кроз сочиво за фокусирање да би се енергија концентрисала у једној тачки, а метал се топи у фокусу да би се постигла обрада ласерске облоге. Коаксијални прстенасти носач гаса се користи за равномерно испоруку праха. Гас за испоруку праха је аргон. Истовремено, аргон се користи као заштитни гас за смањење оксидације материјала током ласерског облагања. Да би се уклонио вишак топлоте коју генерише ласер у процесу претварања електричне енергије у светлосну енергију и да би се уклонио део топлоте коју апсорбује сочиво рефлектујући ласерски зрак на спољашњој оптичкој путањи, предвиђен је систем воденог хлађења за ласер.

Дебљина слоја облоге у ауторској студији је 1.2 мм, брзина облагања је 60 ~ 100 мм / с, пречник тачке је 2 мм, количина за храњење праха је 40 ~ 50 г / мин, а снага ласера ​​је 4500 кВ ~ 4800 кВ.

Раван узорак припремљен поступком брзог ласерског облагања приказан је на слици 3, који се користи за карактеризацију и анализу материјала у близини површине везивања ЦуСн12Ни2 калајне бронзе и 42ЦрМо легиране челичне подлоге. У конкретној операцији потребно је узети узорке из равног узорка, а затим припремити узорак за анализу металографске структуре и анализу енергетског спектра. Узорак за испитивање нормалне чврстоће везивања припремљен поступком облагања ласером великом брзином приказан је на слици 4, који се користи за одређивање чврстоће везе између ЦуСн12Ни2 калајне бронзе и 42ЦрМо легиране челичне подлоге.

3 Карактеризација и анализа материјала за облагање ласера ​​велике брзине

3.1 Металографска структура

Узорак је подвргнут металографској анализи. Опрема за анализу користила је микроскоп ултра-дубинског поља. Слика 5 приказује морфологију микроструктуре узорка пре корозије, а слика 6 металографску структуру узорка након корозије. Раствор који се користи за узорак корозије састоји се од мешавине три супстанце: 10гФеЦл, 6Х, 0мЛ раствора хлороводоничне киселине густине 2г/мЛ и 1.16мЛ раствора етанола са запреминским уделом од 98%. Са слике 95 се може видети да ЦуСн5Ни12 калајна бронза припремљена поступком ласерског облагања велике брзине још увек има одређене поре, а највећи пречник пора је 2 μм. Са слике 97.14 се може видети да су металографска структура узорка након корозије углавном дендрити у близини површине везивања, а равноосна зрна се углавном формирају ближе површини ЦуСн6Ни12 калајне бронзе. Главни разлог је тај што што је ближе површини, што је већи степен прехлађења, то је лакше формирати равноосна зрна, а што је ближе површини везивања, то је мањи степен прехлађења, што је погодније за стварање зрна дендрита.

3.2 Анализа енергетског спектра

Током процеса ласерског облагања, одређена количина елемената у ЦуСн12Ни2 калај бронзи ће продрети у матрицу од легираног челика 42ЦрМо и формирати металуршку везу у близини површине везивања. Сврха анализе енергетског спектра на површини везивања је да брзина разблажења ЦуСн12Ни2 калајне бронзе није висока, тако да процес мало утиче на састав и механичка својства калајне бронзе. Иако стопа разблажења није висока, мала количина елемената улази у матрицу од легираног челика, што указује да се металуршко везивање дешава близу површине везивања.

4 Испитивање чврстоће везивања

Након што је ЦуСн12Ни2 материјал од калајне бронзе обложен на матрицу легираног челика 42ЦрМо поступком ласерског облагања великом брзином, потребно је да има високу чврстоћу везивања са матрицом када се користи као слој за смањење трења и отпоран на хабање клизног слоја. носећи. Ово се може постићи подешавањем параметара процеса облагања ласером велике брзине. Аутор је припремио узорке за испитивање чврстоће везивања према националном стандарду ГБ/Т12948-1991 „Метода деструктивног испитивања за чврстоћу биметалне везе клизних лежајева“ и спровео испитивање чврстоће лепљења. Граница течења ЦуСн12Ни2 калајног бронзаног материјала је 140МПа~150МПа, а затезна чврстоћа је 260МПа~300МПа. Када је чврстоћа везивања мања од границе течења, доћи ће до лома на површини везивања. Када је чврстоћа везивања између границе течења и затезне чврстоће, лом ће се и даље појавити на површини везивања, али ЦуСн12 калајно бронзано тело је већ попустило. Када је чврстоћа везивања већа од затезне чврстоће, доћи ће до лома у телу материјала од ЦуСн12Ни2 калајне бронзе. Тест нормалне чврстоће везивања је приказан на слици 8, ​​а резултати испитивања су приказани на слици 9. Као што се може видети са слике 9, нормалне јачине везивања два узорка након испитивања су 429.5 МПа и 326.6 МПа, респективно, што су веће од затезне чврстоће материјала, што указује да је чврстоћа везивања површине везивања већа од затезне чврстоће ЦуСн12Ни2 калајне бронзе. Из теста је познато да је површина лома узорка ЦуСн12Ни2 калајно бронзано тело, као што је приказано на слици 10, што такође потврђује да је чврстоћа везивања површине везивања већа од затезне чврстоће ЦуСн12Ни2 калајне бронзе. Резултати испитивања чврстоће везивања такође показују да ЦуСн12Ни2 калајна бронза и 42ЦрМо легирани челик имају металуршко везивање.

КСНУМКС Закључак

Аутор је проучавао перформансе везивања ЦуСн12Ни2 матрице од калајне бронзе и легираног челика припремљене поступком брзог ласерског облагања и открио да ЦуСн12Ни2 калајна бронза и 42ЦрМо матрица од легираног челика производе металуршко везивање.

У близини површине везивања, ЦуСн12Ни2 калајна бронза је углавном дендрити. Близу површине ЦуСн12Ни2 калајне бронзе, углавном су присутни кристали једнаких оса. Ово указује да је подхлађење у близини површине везивања мало, а подхлађење на површини велико.

Стопа разблажења ЦуСн12Ни2 калајне бронзе поступком ласерског облагања великом брзином није веома висока, тако да процес има мали утицај на састав и механичка својства калајне бронзе.

Када се параметри процеса облагања ласером великом брзином прилагоде одговарајућим параметрима, чврстоћа везивања површине везивања може премашити затезну чврстоћу ЦуСн12Ни2 калајне бронзе.