Анализ материалов пресс-формы при лазерной наплавке

Провести лазерные наплавочные испытания распространенных формовочных материалов при обработке изделий для изучения зависимости глубины плакирующего слоя от параметров процесса, изменения микротвердости в поперечном сечении, наличия и распределения легирующих элементов, изменения степени износа. Тенденции сопротивления образца и т. д., чтобы изучить возможность использования технологии лазерной наплавки для улучшения характеристик и продления срока службы пресс-формы.

(1) Глубина плакирующего слоя. С увеличением мощности лазера глубина однопроходного плакирующего слоя увеличивается быстрее, но после достижения мощности 1,3 кВт глубина увеличивается меньше, практически достигая предельной глубины. Уравнение аппроксимации кривой, полученное в результате регрессионной обработки данных, имеет вид Du003d-0,0929P2+0,9091P+0,776, PÎ(700,1300), D – глубина плакирующего слоя, мм; P – мощность лазера, Вт. Когда степень перекрытия составляет 10% и выполняется множественная наплавка с различными параметрами лазера, глубина наплавки составляет 1,65 ~ 2,62 мм, причем глубина является наиболее неравномерной без предварительного нагрева лазером, а после добавления WC в материал оболочки неравномерность оболочки слоя плакирования является более серьезным, то есть усугубляется неравномерность глубины плакирующего слоя.

(2) Твердость плакирующего слоя. Независимо от порошка сплава и лазерной обработки, твердость поверхности после плакирования высока, а твердость подповерхностного слоя самая высокая, которая может достигать 945HV0,2; после добавления 25% порошка плакирующего сплава твердость существенно не увеличивается. После лазерной наплавки структура плакирующего слоя неравномерная. Поверхностный слой представляет собой литую структуру, тогда как подповерхностный слой и дно ванны расплава вблизи подложки представляют собой закаленные структуры, а подложка по-прежнему сохраняет первоначальную отпущенную структуру. Поэтому пик твердости появляется в приповерхностном слое, а не на поверхности. Плакирующий слой в основном повышает твердость за счет упрочнения твердого раствора, мелкозернистого упрочнения и дисперсионного упрочнения второй фазы.

(3) Износостойкость. В тех же условиях эксперимента износ образца матрицы является наибольшим, достигая 39,4 г, в то время как износостойкость поверхности лазерной наплавки значительно улучшается, абсолютный износ составляет всего 9,3 г, а относительная износостойкость может достигать самого высокого плакирование Предыдущее в 4,24 раза, что указывает на то, что лазерная наплавка может значительно улучшить износостойкость поверхности. Износостойкость поверхности до и после добавления порошка в плакирующий сплав существенно не меняется. На поверхности износа образца оболочки имеется множество небольших плоскостей, а также удлиненные царапины, соответствующие направлению скольжения, что указывает на то, что поверхность лазерной оболочки подверглась не только адгезионному, но и абразивному износу во время испытания на трение. Измеренная величина износа является результатом совместного воздействия этих двух типов износа.

(4) Организационная структура. Независимо от того, добавлен ли порошок сплава или нет, структура плакирующего слоя очень схожа. Различают два типа: у дна ванны расплава смешанная структура из зернистых и коротких стержней, распределенных на твердом растворе никель-хром-кремний и легкоплавкая эвтектическая матрица на основе никеля. Это типичная плоская эпитаксиальная структура роста; другой представляет собой дендритную структуру, которая растет примерно вдоль направления теплового потока в середине и на поверхности ванны расплава. Вся структура плакирующего слоя представляет собой смешанную структуру плоских кристаллов и дендритов. Под сканирующим электронным микроскопом эвтектическая структура плакирующего слоя более очевидна: видны довольно аккуратно расположенные мелкие дендриты. Добавление карбида вольфрама не изменило структуру, и желаемых сверхтвердых пятен карбида вольфрама не наблюдалось. В процессе охлаждения наплавки часть вольфрама образует композиционную фазу с хромом, бором и др., а небольшая часть растворяется в эвтектической матрице. Спектроскопический анализ области дендрита и дендрита показывает, что область дендрита представляет собой твердый раствор на основе никеля и содержит определенное количество хрома, при этом содержание вольфрама низкое, но содержание вольфрама между дендритами выше, что указывает на то, что карбид вольфрама находится при высоких температурах. После плавления и охлаждения карбид вольфрама исчезает и распределяется по дендритам в виде других вторых фаз, таких как W3.2Cr1.8B.3