биринҷӣ қаъба маводи асосӣ барои қисмҳои фарсуда аст ва ба таври васеъ дар соҳаи саноат истифода бурда мешавад. Сохтори металлографӣ ва спектри энергетикии биринҷии калъаи CuSn12Ni2 таҳлил карда шуд ва хокаи биринҷии CuSn12Ni2 бо истифода аз як қабати пӯлоди хӯлаи 42CrMo пӯшонида шуд. пӯшонидани лазерии баландсуръат раванди гузаронидани санҷиши қувваи пайвастшавӣ. Натиҷаҳои тадқиқот нишон медиҳанд, ки пайванди металлургӣ байни биринҷии сурб CuSn12Ni2 ва субстрати пӯлоди хӯлаи 42CrMo ба даст оварда мешавад.

1. Заминаҳои таҳқиқот

Брунзи тинӣ дар соҳаи саноат ҳамчун яке аз маводҳои асосӣ барои соиш ва қисмҳои фарсуда ба таври васеъ истифода мешавад. Ин мавод махсусан барои шароити камсуръат ва бори вазнин мувофиқ аст. Шаклҳои асосие, ки дар подшипникҳои слайдӣ истифода мешаванд, аз остинҳои ягонаи металлӣ ва подшипникҳои сунъӣ, остинҳои биметалии хока ва подшипникҳои сунъӣ, остинҳои биметалии ба таври центрифугашуда рехташуда, ресандагии остинҳои ягонаи металлӣ, металлургияи хокаи як қабати металлӣ ва ғайра мебошанд. таҳким ва аз нав истеҳсоли технологияи таъмир бо бартариҳои пайванди хуб бо оксиген, суръати пасти пошидан ва минтақаи хурди аз гармӣ зарардида. Лазерпӯшии лазерӣ як раванди мураккаби пайвасткунии бисёрпараметрӣ мебошад. Параметрҳо ба монанди қудрати лазерӣ, суръати сканеркунии лазерӣ, суръати ғизодиҳии хок ва диаметри нуқта барои сифати қабати пӯшида хеле муҳиманд. Истеҳсоли иловагии лазерӣ дар хона ва хориҷ аз бисёр ҷиҳатҳо омӯхта шудааст. Бо вуҷуди ин, барои пӯшидани лазерии анъанавӣ, хока 20% энергияро ҷаббида мекунад, суръати истифодаи энергия паст аст, сатҳи ҳалкунӣ 5% ~ 15% аст ва ҳаҷми коркарди минбаъда пас аз анҷом додани пӯшиш калон аст ва арзиши коркард баланд аст. Барои пӯшиши лазерии баландсуръат, хокаи метавонад 80% энергияро азхуд кунад, суръати истифодаи энергия баланд аст, суръати ҳалкунӣ метавонад аз 3% камтар бошад ва ҳаҷми коркарди минбаъда пас аз анҷом додани пӯшиш хурд аст ва коркард арзиши паст аст. Технологияи пӯшиши лазерии баландсуръат ё ҳатто ултра-баландсуръат шакли обшавӣ ва таносуби азхудкунии энергияи хокаро оптимизатсия мекунад, суръати таҳшиншавии маводро зиёд мекунад ва қобилияти баланд, бенуксон, қувваи пайвасти баланд ва пастсифатро ба даст меорад. қабати пӯшонидани сатҳи ҳалшаванда, ки нисбат ба рӯйпӯши лазерии анъанавӣ бартарӣ дорад. Раванди омодасозии пӯшиши лазерии баландсуръат барои омода кардани қабати хӯлаи қалъа-биринҷӣ дар субстрати чоҳи пӯлод истифода мешавад, ки метавонад мушкилоти ҳалқаҳои давиданро, ки дар натиҷаи хазандагон дар натиҷаи мудохилаи дарозмуддат байни гилеми чоҳ ва пӯлод ба вуҷуд омадааст, ҳал кунад. субстрат. Ва пас аз он ки қабати хӯлаи биринҷии сурбӣ ноком мешавад, онро метавон коркард ва хориҷ кард ва сипас дубора пӯшонд, то дубора истеҳсол карда шавад. Дар айни замон, тадқиқотҳои нисбатан кам оид ба пӯшидани лазерии баландсуръати хокаи биринҷии сурб дар субстратҳои чоҳи пӯлод вуҷуд доранд. Муаллиф технологияи пӯшиши лазерии баландсуръатро барои пӯшидани хокаи биринҷии CuSn12Ni2 дар субстрати пӯлоди хӯлаи 42CrMo барои омӯзиши микро-таркиб ва ташкили мавод ва қувваи макробастагии маводи металлии дуқабата истифода мебарад. Натиҷаҳои тадқиқот нишон медиҳанд, ки CuSn12Ni2 қалъа биринҷӣ ва субстрати пӯлоди хӯлаи 42CrMo ба пайванди металлургӣ ноил шудаанд.

2 Омодасозии намуна

Барои пурра омӯхтани қувваи пайвастшавии мавод, аввал намунаҳои тадқиқотӣ омода карда мешаванд, аз ҷумла намунаҳои ҳавопаймо, ки барои санҷиши нуқсонҳои моддӣ ва таркиби кимиёвӣ дар наздикии сатҳи пайвастшавии мавод истифода мешаванд ва намунаҳои даврашакл, ки барои санҷидани қувваи пайвастшавии мавод истифода мешаванд.

2.1 Тайёр кардани хока

Чӣ қадаре ки андозаи зарраҳо мутамарказ бошад, шакли сферикӣ беҳтар аст ва ҳамон қадар тақсимоти таркиби хокаи барои пӯшиши лазерии баланд истифодашаванда яксонтар мешавад, моеъи хока ҳамон қадар беҳтар аст ва камбудиҳо пас аз пӯшиш, махсусан барои пайвастшавӣ камтар аст. руй, нуксонхо кам мешаванд. Хокаи биринҷии CuSn12Ni2, ки муаллиф истифода кардааст, тавассути раванди атомизатсияи газ ба даст оварда мешавад. Принсипи истифодаи ҷараёни баландсуръати ҳаво барои шикастани моеъи хӯлаи мис ба қатраҳои хурд ва сипас зуд сард кардани он барои ба вуҷуд овардани зарраҳои металлии курашакл иборат аст. Андозаи зарраҳо асосан дар 50 ~ 150μm мутамарказ шудааст ва сферикӣ хуб аст, тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст. Донаҳои металлографии дохили хокаи биринҷии сурб хубанд. Дар расми 2 (а) қисми зиёди кристаллҳои баробаркардашуда ва дар расми 2 (б) қисми хурди дендритҳо нишон дода шудаанд. Гайр аз ин, тахлили спектри энергетикии хокаи биринчии калъа нишон медихад, ки таксимоти элементхои мис, калъа ва никел нисбатан яксон буда, сегрегатсия ба амал намеояд.

2.2 Омодасозии намуна

Омодасозии намуна раванди пӯшиши лазерии баландсуръатро қабул мекунад, ки дар он манбаи нури таҷҳизоти лазерии лазерӣ як лазери нахи бо дарозии мавҷи лазерӣ тақрибан 1.06μm ва қудрати ҳадди аксар 6кВт мебошад. Пас аз баровардани лазер аз пайвасткунаки нах, он тавассути линзаи коллиматсия ба нури мувозӣ табдил дода мешавад ва сипас тавассути линзаи фокускунанда тамаркуз карда мешавад, то энергияро дар як нуқта мутамарказ кунад ва металл дар фокус гудохта мешавад, то коркарди лазерӣ ба даст оварда шавад. Интиқолдиҳандаи гази ҳалқавии коаксиалӣ барои ба таври баробар интиқол додани хок истифода мешавад. Гази интиқоли хока аргон аст. Дар баробари ин, аргон ҳамчун гази муҳофизатӣ барои кам кардани оксидшавии маводҳо ҳангоми пӯшидани лазер истифода мешавад. Барои бартараф кардани гармии зиёдатии лазер, ки дар раванди табдил додани энергияи барқ ​​​​ба энергияи рӯшноӣ ҳосил мешавад ва як қисми гармии аз ҷониби линза ҷаббидашуда, ки нури лазерро дар роҳи оптикии беруна инъикос мекунад, системаи хунуккунии об пешбинӣ шудааст. лазер.

Ғафсии қабати пӯшиш дар таҳқиқоти муаллиф 1.2 мм, суръати пӯшиш 60 ~ 100 мм / с, диаметри нуқта 2 мм, миқдори ғизодиҳии хока 40 ~ 50 г/дақ ва қудрати лазерӣ 4500 кВт ~ 4800 кВт мебошад.

Намунаи ҳавопаймое, ки тавассути раванди пӯшидани лазерии баландсуръат омода шудааст, дар расми 3 нишон дода шудааст, ки он барои тавсиф ва таҳлили мавод дар наздикии сатҳи пайванди биринҷии CuSn12Ni2 ва субстрати пӯлоди хӯлаи 42CrMo истифода мешавад. Дар амалиёти мушаххас, аз намунаи ҳавопаймо гирифтан ва сипас намунаро барои таҳлили сохтори металлографӣ ва таҳлили спектри энергетикӣ омода кардан лозим аст. Намунаи санҷиши муқаррарии қувваи пайвастшавӣ, ки тавассути раванди пӯшидани лазерии баландсуръат таҳия шудааст, дар расми 4 нишон дода шудааст, ки барои муайян кардани қувваи пайвастшавӣ байни биринҷии CuSn12Ni2 ва субстрати пӯлоди хӯлаи 42CrMo истифода мешавад.

3 Характеристика ва тахлили масолехи тез-тези лазерй

3.1 Сохтори металлографӣ

Намуна аз таҳлили металлографӣ гузаронида шуд. Таҷҳизоти таҳлилӣ микроскопи ултра чуқурии саҳроиро истифода бурд. Дар расми 5 морфологияи микроструктураи намуна пеш аз зангзанӣ ва дар расми 6 сохтори металлографии намуна пас аз зангзанӣ нишон дода шудааст. Маҳлуле, ки барои намунаи зангзанӣ истифода мешавад, аз омехтаи се модда иборат аст: 10gFeCl, 6H, 0, 2mL маҳлули кислотаи гидрохлоридӣ бо зичии 1.16г/мл ва маҳлули этанол 98мл бо фраксияи ҳаҷми 95%. Аз расми 5 дидан мумкин аст, ки биринҷии калъаи CuSn12Ni2, ки тавассути раванди пӯшиши лазерии баландсуръат омода шудааст, ҳанӯз ҳам сӯрохиҳои муайян дорад ва диаметри калонтарини сӯрохиҳо 97.14 мкм аст. Аз расми 6 дида мешавад, ки сохтори металлографии намуна пас аз зангзанӣ асосан дендритҳо дар наздикии сатҳи пайвастшавӣ буда, донаҳои баробарҳуқуқ асосан ба сатҳи биринҷии калъаи CuSn12Ni2 наздиктар ба вуҷуд меоянд. Сабаби асосй дар он аст, ки хар кадар ба сатх наздиктар бошад, дарачаи хунукшавй хамон кадар зиёд мешавад, хосил кардани донахои баробархунукшуда хамон кадар осонтар мешавад ва ба сатхи пайвастшавй хар кадар наздиктар бошад, хамон кадар дарачаи хунукшавй кам мешавад, ки ба пайдоиши . донаҳои дендрит.

3.2 Таҳлили спектри энергетикӣ

Дар ҷараёни пӯшиши лазерӣ миқдори муайяни элементҳо дар биринҷии сурб CuSn12Ni2 ба матритсаи пӯлоди хӯлаи 42CrMo ворид мешаванд ва дар наздикии сатҳи пайвастшавӣ пайванди металлургиро ташкил медиҳанд. Мақсади таҳлили спектри энергетикӣ дар сатҳи пайвастшавӣ аз он иборат аст, ки суръати маҳлули биринҷии калъаи CuSn12Ni2 баланд нест, бинобар ин раванд ба таркиб ва хосиятҳои механикии биринҷии калъа кам таъсир мерасонад. Ҳарчанд суръати ҳалшавӣ баланд нест, миқдори ками элементҳо ба матритсаи пӯлоди хӯлаи дохил мешаванд, ки дар наздикии сатҳи пайвастшавӣ пайванди металлургӣ рух медиҳад.

4 Санҷиши қувваи пайвастшавӣ

Пас аз он ки маводи биринҷии CuSn12Ni2 дар матритсаи пӯлоди хӯлаи 42CrMo бо раванди пӯшиши лазерии баландсуръат пӯшонида мешавад, вақте ки он ҳамчун қабати коҳишдиҳанда ва ба фарсудашавӣ тобовар истифода мешавад, бояд қувваи баланди пайвастшавӣ бо матритса дошта бошад. подшипник. Инро бо роҳи танзими параметрҳои раванди пӯшидани лазерии баландсуръат ба даст овардан мумкин аст. Муаллиф намунаҳоро барои санҷиши устувории пайваст мутобиқи стандарти миллии GB/T12948-1991 "Усули озмоиши харобиовар барои устувории пайванди биметаллӣ аз подшипникҳои лағжанда" омода кардааст ва санҷиши устувории пайвасткуниро анҷом додааст. Қувваи ҳосилнокии маводи биринҷӣ CuSn12Ni2 140МПа ~ 150МПа ва қувваи кашиш 260МПа ~ 300МПа мебошад. Вақте ки қувваи пайвастшавӣ аз қувваи ҳосил камтар аст, дар сатҳи пайвастшавӣ шикаста ба амал меояд. Вақте ки қувваи пайвастшавӣ байни қувваи ҳосилхезӣ ва қувваи кашиш аст, шикастан дар сатҳи пайвастшавӣ ба амал меояд, аммо ҷисми биринҷии сурии CuSn12 аллакай ҳосил додааст. Вақте ки қувваи пайвастшавӣ аз қувваи кашиш баландтар аст, шикаста дар бадани маводи биринҷии CuSn12Ni2 рух медиҳад. Санҷиши муқовимати муқаррарии пайвастшавӣ дар расми 8 нишон дода шудааст ва натиҷаҳои санҷиш дар расми 9 нишон дода шудааст. Тавре ки аз расми 9 дида мешавад, қувваҳои пайвасти муқаррарии ду намуна пас аз санҷиш мутаносибан 429.5МПа ва 326.6МПа мебошанд, ки аз қувваи кашиши мавод бузургтаранд, ки ин нишон медиҳад, ки қувваи пайвастшавии сатҳи пайвастшавӣ аз қувваи кашиши биринҷии калъаи CuSn12Ni2 зиёдтар аст. Сатҳи шикастаи намуна аз санҷиш маълум аст, ки бадани биринҷии сурии CuSn12Ni2, тавре ки дар расми 10 нишон дода шудааст, инчунин тасдиқ мекунад, ки қувваи пайвастшавии сатҳи пайвастшавӣ аз қувваи кашиши биринҷии калъаи CuSn12Ni2 зиёдтар аст. Натиҷаҳои санҷиши устувории пайвастшавӣ инчунин нишон медиҳанд, ки сурб биринҷӣ CuSn12Ni2 ва матритсаи пӯлоди хӯлаи 42CrMo пайванди металлургӣ доранд.

Хулосаи 5

Муаллиф иҷрои пайванди биринҷии сурб CuSn12Ni2 ва матритсаи пӯлоди хӯлаи, ки тавассути раванди пӯшонидани лазерии баландсуръат омода карда шудааст, омӯхтааст ва муайян кардааст, ки CuSn12Ni2 сурб биринҷӣ ва матритсаи пӯлоди хӯлаи 42CrMo пайванди металлургиро ба вуҷуд меорад.

Дар наздикии сатҳи пайвастшавӣ, биринҷии сурб CuSn12Ni2 асосан дендритҳо мебошанд. Дар наздикии сатҳи биринҷии суръаи CuSn12Ni2 асосан кристаллҳои баробарҳуқуқ мавҷуданд. Ин нишон медиҳад, ки сардшавии зеризаминӣ дар наздикии сатҳи пайвастшавӣ хурд аст ва сардшавии сатҳ калон аст.

Меъёри ҳалкунии биринҷии CuSn12Ni2 аз ҷониби раванди пӯшидани лазерии баландсуръат он қадар баланд нест, бинобар ин раванд ба таркиб ва хосиятҳои механикии биринҷии сурб таъсири кам дорад.

Вақте ки параметрҳои раванди пӯшидани лазерии баландсуръат ба параметрҳои мувофиқ тасҳеҳ карда мешаванд, қувваи пайвастшавии сатҳи пайвастшавӣ метавонад аз қувваи кашиши биринҷии сурб CuSn12Ni2 зиёдтар бошад.