Chuma cha kutupwa (chuma Na. 25) kwa pini za kuvuta kilitumika kama sehemu ndogo, na mipako ya chuma cha pua ya austenitic ilifunikwa na teknolojia ya laser cladding. Mpangilio na muundo wa safu ya kufunika vilichanganuliwa na kubainishwa kwa darubini ya macho, darubini ya elektroni ya kuchanganua na usambazaji, na diffractometer ya X-ray. Ugumu na utendaji wa kuvaa ulijaribiwa na tester microhardness na wear tester. Matokeo yanaonyesha kuwa safu ya kufunika chuma cha pua ya austenitic ina fuwele zilizosawazishwa, dendrites na fuwele za planar, na eneo lililoathiriwa na joto linajumuisha martensite na troostite. Dendrites ya safu ya kufunika ni awamu, na mikoa ya interdendritic inaundwa na awamu na carbides Cr, C². Ugumu mdogo hupungua kutoka kwa safu-joto iliyoathiriwa ya safu-substrate hadi 310HVo.1-280HVo.1-170HVo.1 kwa mfuatano. Substrate ya chuma ya nambari 25 ni kuvaa kwa wambiso na kuvaa kwa abrasive, na safu ya kufunika ni kuvaa kwa abrasive; baada ya 1h ya kuvaa, upinzani wa kuvaa kwa safu ya cladding ni mara mbili ya substrate ya chuma ya No.

Kama sehemu muhimu ya kifaa cha kuvuta cha treni za umeme, pini ya kuvuta hubeba msuguano na athari ya mwili wa fimbo ya kuvuta wakati wa uendeshaji wa treni. Pini ya traction ya Harmony Electric 3C locomotive umeme (HXD3C) zinazozalishwa na kampuni fulani ni ya ZG230-450 (No. 25 chuma). Wakati wa mchakato wa kutupa, kasoro za hapa na pale kama vile mashimo ya mchanga na vinyweleo mara nyingi hutolewa karibu na uso, ambayo inaweza kusababisha pini ya kuvuta kushindwa kwa urahisi kabla ya kufikia maisha yake ya huduma. Kwa hiyo, ni muhimu kutengeneza kasoro karibu na uso ndani ya nchi.

Laser cladding safu ina upinzani bora wa kuvaa, upinzani wa kutu, upinzani wa oxidation ya joto la juu, upinzani wa uchovu na faida nyingine, ambayo imesababisha maendeleo ya haraka ya teknolojia ya cladding laser. Ikilinganishwa na mbinu za kitamaduni za ufunikaji (kama vile kulehemu kwa arc na kunyunyizia mafuta), ufunikaji wa leza unaweza kutoa mipako bora zaidi, kama vile muundo mnene, ukinzani wa kuvaa sana, kiwango cha chini cha kuyeyusha na kuunganisha metallurgiska na substrate. Teknolojia hii imekuwa njia muhimu ya kutengeneza uso na urekebishaji wa sehemu.

Katika karatasi hii, chuma 25 kilitumika kama substrate, na mipako ya austenitic ya chuma cha pua ilitayarishwa na teknolojia ya laser cladding. Muundo wa mipako, ugumu mdogo na utendaji wa kuvaa zilichambuliwa na kupimwa.

1 Mbinu ya majaribio
Substrate ya majaribio ilikuwa chuma 25, na uso ulikuwa umesagwa na sandpaper kwa ajili ya kuondolewa kwa kutu. Poda ya chuma cha pua ya Austenitic ilitumika kama nyenzo ya kufunika leza, na safu yake ya ukubwa wa chembe ilikuwa 50~100μm. Micromorphology ya unga wa chuma cha pua austenitic inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1. Muundo wake wa kemikali (sehemu ya wingi) ni kama ifuatavyo: C ni 0.02%, Si ni 0.82%, Mn ni 1.68%, Mo ni 0.08%, Cr ni 19.34%, Ni ni 9.97%, na Fe ni 68.09%.

Kabla ya jaribio la ufunikaji wa leza, unga wa chuma cha pua austenitic ulikaushwa kabisa katika oveni ya kukaushia ifikapo 120℃ kwa 1h. Ili kuiga sifa za kasoro za mashimo ya mchanga karibu na uso wa pini ya traction kwa kiwango cha juu, uso wa chuma 25 ulichimbwa kwa mitambo kabla ya kuunganishwa kwa laser, na kipenyo cha shimo cha mm 4 na kina cha shimo cha 0.5 mm.

Katika mada hii, YLS-6000 leza ya nyuzi ilitumiwa na njia ya kulisha poda ya koaxial ilitumiwa kwa kufunika kwa leza. Vigezo vya mchakato vilivyoboreshwa vilikuwa: defocus hasi ya 30mm, kipenyo cha doa cha 3mm, nguvu ya leza ya 2600W, kiwango cha kuchanganua cha 6mm/s, na kiwango cha ulishaji cha poda cha 18.9g/min katika jaribio la ufunikaji wa laser moja; nguvu ya leza ya 2500W, kasi ya kuchanganua ya 6mm/s, kiwango cha mwingiliano cha 40%, na kiwango cha ulishaji cha poda cha 18.9g/min katika jaribio la ufunikaji wa leza ya safu nyingi ya safu moja.

Kwa kutumia Leica DMi8 darubini ya macho, PANalytical Empyrean X-ray diffractometer, Zeiss Supra Shirika na muundo wa mipako ilichambuliwa na kubainishwa na darubini ya elektroni ya kuchanganua utoaji wa hewa chafu ya aina 55 na darubini ya elektroni ya JEM2100F. Ugumu wa substrate na safu ya kufunika ilijaribiwa na mfano wa kupima microhardness HV-1000B, na muda wa upakiaji wa 15s na mzigo wa majaribio wa 100g. Jaribio lilifanywa kutoka kwa uso wa mipako hadi kwenye substrate ya chuma ya nambari 25 pamoja na mwelekeo wa unene wa safu ya longitudinal, na ugumu wa pointi 3 ulijaribiwa kinyume na unene sawa katika mwelekeo wa longitudinal, na thamani ya wastani ilichukuliwa.

Kipimo cha uvaaji kilitumia kipimaji cha msuguano na kuvaa cha UMTtriboLab, mpira wa kusaga ulikuwa nyenzo ya CCr15 yenye kipenyo cha 5mm, ugumu wa mpira wa kusaga ulikuwa 62HRC, mzigo wa kuvaa ulikuwa 100N, umbali wa kurudisha mpira wa kusaga ulikuwa 6mm, na kasi ya kurudisha ilikuwa 4. mm/s. Uzito wa substrate na mipako kabla na baada ya kuvaa ilipimwa na usawa wa elektroniki.

2 Matokeo ya majaribio na majadiliano

2.1 Uchambuzi wa muundo mdogo
Kielelezo cha 2 ni taswira ya hadubini ya elektroni ya skanning ya muundo wa safu ya kufunika (CL). Wakati wa mchakato wa kufunika kwa laser, boriti ya laser ni chanzo cha joto cha Gaussian na usambazaji wa nishati usio sawa. Wakati wa mchakato wa kupokanzwa na baridi, viwango tofauti vya kupokanzwa na baridi vitasababisha morphologies tofauti za shirika katika kila eneo. Kulingana na nadharia ya uimarishaji, kipengele cha uthabiti wa kiolesura kigumu-kioevu (G/R) huamua mofolojia ya ukuaji wa muundo wa safu inayofunika, ambapo G ni kipenyo cha joto na R ni kasi ya uimarishaji. Kutoka kwa muundo mdogo wa safu ya juu na chini ya safu ya kufunika, inaweza kuonekana kuwa sehemu ya juu ya safu ya kufunika inaundwa hasa na fuwele za equiaxed na dendrites, na chini ya safu ya kufunika inaundwa hasa na fuwele moja coarse columnar. , na mwelekeo wake wa ukuaji kimsingi ni perpendicular kwa mstari wa fusion. Hii ni kwa sababu uharibifu wa joto katika mwelekeo perpendicular kwa mstari wa fusion ni kasi wakati wa mchakato wa kufunika, na shirika la eneo la mstari wa fusion linajumuisha fuwele za planar.

Mchoro wa 3 unaonyesha muundo mdogo wa eneo lililoathiriwa na joto la sampuli ya kufunika kwa pasi moja. Kwa kuwa hali ya joto ya juu zaidi inayopatikana na kila nafasi wakati wa mchakato wa kufunika ni tofauti, muundo wa shirika pia ni tofauti, na unaweza kugawanywa katika eneo la kuzima na eneo la kawaida. Eneo la kuzima linajumuisha lamellar martensite. Wakati wa mchakato wa kufunika, sehemu ndogo iliyo karibu na bwawa la kuyeyushwa huwashwa moto kwa kasi hadi juu ya Acl kwa ajili ya kuimarishwa, na kisha kupozwa haraka na kuunda lamellar martensite. Shirika la ukanda wa kawaida ni sawa na ile ya substrate, isipokuwa kwamba shirika la eneo la kawaida ni troostite bora zaidi kuhusiana na shirika la tumbo.

2.2 Uchambuzi wa mgawanyiko wa X-ray
Wigo wa utengano wa XRD wa safu ya kufunika umeonyeshwa kwenye Mchoro 4. Inaweza kuonekana kutoka kwenye Mchoro 4 kwamba safu ya chuma cha pua ya austenitic inajumuisha awamu moja ya austenite (γ), na hakuna vilele vingine vya diffraction vinavyoonekana.

2.3 Uchambuzi wa TEM wa safu ya kufunika
Mchoro wa 5 unaonyesha muundo mdogo na matangazo yaliyochaguliwa ya safu ya kufunika ya chuma cha pua ya austenitic. Kielelezo 5 (a) ni picha ya hadubini ya elektroni ya skanning ya muundo mdogo wa safu ya kufunika; Kielelezo 5 (b) na 5 (c) ni picha za uga za darubini ya elektroni angavu za maeneo b na c, mtawalia; Kielelezo 5 (d) na 5 (e) kinaonyesha matangazo ya elektroni yaliyochaguliwa ya kanda d (ndani ya dendrite) na e (kati ya dendrites). Muundo ndani ya dendrite katika Mchoro 5 (a) unaonekana kama tumbo nyeupe chini ya darubini ya elektroni ya upitishaji, na sehemu inayolingana ya mchepuko katika Mchoro 5 (d) ni awamu yenye mhimili wa bendi ya fuwele ya muundo wa FCC, ambayo inalingana na matokeo ya mtengano wa XRD katika Kielelezo 4. Matangazo yaliyounganishwa katika Mchoro 5 (e) yalifanyiwa vipimo ili kubaini kuwa muundo wake unaofanana na ukanda ni Cr, Cz wa mfumo wa orthorhombic (mhimili wa bendi ya fuwele ni), na tumbo nyeupe inayozunguka ni awamu ya γ ya mfumo wa ujazo unaozingatia uso (mhimili wa bendi ya fuwele ni). Hii inaonyesha kwamba wakati laser cladding austenitic chuma cha pua unga, awamu ya γ ni ya kwanza precipitated kutoka awamu ya kioevu, na kisha mmenyuko eutectic hutokea, na kutengeneza muundo eutectic na γ awamu na chromium carbide tabaka lamellar. Kwa kuwa uchambuzi wa X-ray hapo juu ni wa safu ya uso ya safu ya kufunika, kuna uwezekano mkubwa kwamba maudhui ya carbudi kwenye uso ni chini ya 5%, kwa hiyo hakuna Cr3C2 iliyoonyeshwa.

2.4 Usambazaji wa ugumu mdogo
Mchoro wa 6 ni curve ya ugumu mdogo kutoka kwa safu ya kufunika hadi substrate ya chuma nambari 25. Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro wa 6 kwamba ugumu wa safu ya kujifunika inayoyeyuka, eneo lililoathiriwa na joto, na substrate inaonyesha mwelekeo wa kupungua polepole. Inaweza pia kuonekana kutoka kwa takwimu kwamba hali ya joto ya safu ya juu iko katika thamani muhimu ya kiwango cha kuyeyuka cha unga, na kusababisha poda inayoambatana na uso wa bwawa la kuyeyuka na kutoyeyuka kabisa, na ugumu mdogo hubadilika kidogo. ; pamoja na ongezeko la umbali, ubora wa safu ya kufunika huelekea kuwa imara, thamani ya juu ya ugumu wa microhardness ni 314HV0.1, na ugumu mdogo ni thabiti karibu 310 HV0.1.

Wakati wa mchakato wa cladding laser, joto la juu linalopatikana kwa kila nafasi ya eneo lililoathiriwa na joto ni tofauti, na kiwango cha austenitization pia ni tofauti. Eneo la kuzima la eneo lililoathiriwa na joto karibu na mstari wa fusion lina joto la juu kuliko liquidus wakati wa mchakato wa kufunika. Baada ya baridi ya haraka, muundo wa martensitic wa juu-nguvu hupatikana, ili ugumu wake mdogo uhifadhiwe karibu 280HV0.1. Kwa ongezeko la umbali wa uso, uwiano wa muundo wa martensitic hupungua hatua kwa hatua. Inapofikia eneo la kawaida la eneo lililoathiriwa na joto, muundo wake ni ferrite nzuri na troostite. Wakati kina kinapoongezeka, kiwango cha baridi baada ya kufunika hupungua polepole, na ugumu wake mdogo hatua kwa hatua na kwa kasi hupungua hadi ugumu wa substrate ya chuma 25, yaani, 170 HV0.1.

2.5 Uchambuzi wa majaribio ya msuguano na kuvaa
Mchoro wa 7 unaonyesha mkunjo wa mabadiliko ya uvaaji mkubwa wa safu ya leza ya chuma cha pua austenitic chini ya hali ya msuguano kavu baada ya muda. Chini ya wakati huo huo wa kuvaa, kupoteza uzito wa kuvaa kwa safu ya kufunika daima ni chini ya ile ya substrate, na wakati wa kuvaa unavyoongezeka, pengo kati ya hizo mbili linazidi kuwa kubwa na kubwa. Baada ya dakika 30 ya kuvaa, kupoteza uzito wa kuvaa kwa substrate ni karibu mara 1.5 ya safu ya kufunika; baada ya saa 1 ya kuvaa, kupoteza uzito wa kuvaa wa substrate ni karibu mara 2 ya safu ya kufunika. Hii inaonyesha kwamba baada ya laser cladding ya austenitic chuma cha pua mipako, upinzani kuvaa ni kwa kiasi kikubwa kuboreshwa.

Kwa mujibu wa utaratibu wa uvaaji, uvaaji unaweza kugawanywa katika kuvaa kwa uchovu, uvaaji wa mmomonyoko wa udongo, kuvaa kwa wambiso, kuvaa kwa abrasive, nk. Kwa ujumla, tabia ya kuvaa mara nyingi hutawaliwa na utaratibu fulani, na taratibu nyingi hufanyika kwa wakati mmoja. Mchoro wa 8 unaonyesha muundo wa uchakavu wa substrate na safu ya kufunika chuma cha pua austenitic baada ya saa 1 ya kuvaa. Kama inavyoonekana kutoka kwenye Mchoro 8, mifereji ya nyenzo za substrate baada ya kuvaa ni ya kina na ina kiwango fulani cha deformation ya plastiki. Jambo la kujitoa kwenye makali ni dhahiri zaidi, ambayo ni kipengele cha kawaida cha kuvaa wambiso na kuvaa kwa abrasive. Hii ni kwa sababu ugumu wa substrate ni mdogo na mashimo ya peeling yanaonekana wakati wa mchakato wa kuvaa. Alama za kuvaa za safu ya kufunika chuma cha pua austenitic hazina kina kirefu, na alama ndogo za kumenya, haswa kutokana na uvaaji wa abrasive. Hii ni kwa sababu upoezaji wa haraka wa ufunikaji wa leza hufanya safu ya kufunika chuma cha pua ya austenitic kuwa bora zaidi, ambayo ina jukumu la kuunga mkono na kuunganisha awamu ya kuimarisha inayostahimili kuvaa wakati wa mchakato wa kuvaa. Awamu ngumu na awamu ngumu Cr, Cz katika safu ya kufunika hufanya kazi pamoja ili kuboresha upinzani wake wa kuvaa.

Hitimisho la 3

(1) Safu ya kufunika chuma cha pua ya austenitic inajumuisha fuwele zilizosawazishwa, dendrites na fuwele za planar, na eneo lililoathiriwa na joto linaundwa na martensite na troostite. The dendrites ya safu cladding ni linajumuisha awamu, na awamu interdendritic ni linajumuisha awamu na carbides Cr; C2.

(2) Ugumu mdogo wa mipako inayoyeyuka-joto iliyoathiriwa ya eneo hupungua polepole hadi 310 HVo.1-280 HVo.1-170 HVo.10
(3) Sehemu ndogo ya chuma nambari 25 inakabiliwa na kuvaa kwa wambiso na kuvaa kwa abrasive, na safu ya kufunika inakabiliwa na kuvaa kwa abrasive. Baada ya saa 1 ya kuvaa, kupoteza uzito wa kuvaa kwa substrate ni karibu mara mbili ya safu ya kufunika, yaani, upinzani wa kuvaa kwa safu ya chuma cha pua ya austenitic ni mara mbili ya substrate ya chuma ya No.