Оптимизация технологии лазерной наплавки и ее влияние на свойства покрытий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе рассмотрены результаты металлографических и триботехнических испытаний зон лазерной наплавки подслоя порошком, содержащим Fe-Co-Cr-Mo, и композиционной шихты Ni-Cr-B-Si+WC на образцы стали 40Х. Показано, что обработка с применением поперечных колебаний луча по нормали к вектору скорости сканирования повышает производительность процесса наплавки. Нанесение подслоя не склонного к трещинообразованию способствует повышению качества наплавленных покрытий с добавлением карбидной фазы, исключает образование трещин в наплавленной шихте с карбидами. Повышение плотности энергии выше оптимальных значений приводит к частичному растворению карбидов, испарению углерода, уменьшению толщины подслоя и перемешиванию с шихтой с карбидной фазой и снижению микротвердости покрытий. Лазерная наплавка на оптимальных режимах позволила повысить абразивную износостойкость при испытании незакрепленными зернами в 11 раз по сравнению с основной сталью.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Владимир Павлович Бирюков

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: journal@electronics.ru
ORCID iD: 0000-0001-9278-6925

ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, доцент кафедры ТСМИ (МИИТ), Член секции Ученого совета ИМАШ РАН

Россия, Москва

Список литературы

  1. Kusinski, J., Kac S., Kopia A., Radziszewska A., Rozmus-Górnikowska M., Major B. Major L., Marczak J, Lisiecki A. Laser modification of the materials surface layer – A review paper. Bull. Pol. Acad. Sci.-Tech. 2012; 60: 711–728.
  2. Lisiecki A. Tribology and surface engineering. Coatings. 2019; 9: 663–669. doi: 10.3390/coatings9100663.
  3. Lisiecki A. Development of laser welding and surface treatment of metals. Materials 2022, 15: 1765–1773. doi: 10.3390/ma15051765.
  4. Kołodziejczak P., Golanski D., Chmielewski T., Chmielewski M. Microstructure of rhenium doped Ni-Cr deposits produced by laser cladding. Materials. 2021; 14: 2745–2769. doi: 10.3390/ma14112745.
  5. Liu Q. S., Liu X. B., Wang G., Liu Y. F., Meng Y., Zhang S. H. Effect of cu content on microstructure evolution and tribological behaviors of Ni60 composite coatings on 45# steel by laser cladding. Opt. Laser Technol. 2022; 156: 108549. doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108549
  6. Huang G., Qu L., Lu Y., Wang Y., Li H., Qin Z., Lu X. Corrosion resistance improvement of 45 steel by Fe-based amorphous coating. Vacuum. 2018; 153:39–42. doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.042.
  7. Zhu L., Wang S., Pan H., Yuan C., Chen X. Research on remanufacturing strategy for 45 steel gear using H13 steel powder based on laser cladding technology. J. Manuf. Process. 2020; 49: 344–354. doi: 10.1016/j.jmapro.2019.12.009.
  8. Li Y., Li Y., Wang W., Lei M., Li X. Synthesis fe-ni protective coating on 45 steel by laser remelting nickel pre-coating dopped with Fe-based amorphous powders.Mater. Charact. 2021; 176: 111129. doi: 10.1016/j.matchar.2021.111129
  9. Shah R., Pai N., Rosenkranz A., Shirvani K., Marian M. Tribological behavior of additively manufactured metal components. J. Manuf. Mater. Process. 2022; 6:138. doi: 10.3390/jmmp6060138.
  10. Yu J., Chen J., Ho H. Effect of laser cladding Ti/B4C/dr40-based composite coatings for the surface strengthening of shaft part. Opt. Laser Technol. 2023; 157: 108721. doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108721.
  11. Zhu Y., Yang Y., Mu X., Wang W., Yao Z., Yang H. Study on wear and RCF performance of repaired damage railway wheels: assessing laser cladding to repair local defects on wheels. Wear. 2019: 430–431; 126–136. doi: 10.1016/j.wear.2019.04.028.
  12. Zhu L., Xue P., Lan Q., Meng G., Ren Y., Yang Z., Xu P., Liu Z. Recent research and development status of laser cladding: a review. Opt. Laser Technol. 2021; 138: 106915. doi: 10.1016/j.optlastec.2021.106915.
  13. Liu J., Yu H., Chen C., Weng F., Dai J. Research and development status of laser cladding on magnesium alloys: a review. Opt. Lasers Eng. 2017; 93: 195–210. doi: 10.1016/j.optlaseng.2017.02.007
  14. Hulka I., Utu I. D., Avram D., Dan M. L., Pascu А., Stanciu E. M., Roat I. C. Influence of the laser cladding parameters on the morphology, wear and corrosion resistance of WC–Co/NiCrBSi composite coatings. Materials. 2021; 14: 5583–5596. doi: 10.3390/ma14195583.
  15. Vostrák M., Houdková S., Bystrianský M. Cesánek Z. The influence of process parameters on structure and abrasive wear resistance of laser clad WC-NiCrBSi coatings. Mater. Res. Express. 2018; 5: 096522.
  16. Amado J., Tobar M., Yáñez A., Amigó V., Candel J. Crack Free Tungsten Carbide Reinforced Ni(Cr) layers obtained by laser cladding. Phys. Procedia. 2011; 12: 338–344. doi: 10.1016/j.phpro.2011.03.043.
  17. Makarov A., Korobov Y., Soboleva N., Khudorozhkova Y., Vopneruk A., Balu P., Barbosa M. M., Malygina I., Burov S., Stepchenkov A. Wear-resistant nickel-based laser clad coatings for high-temperature applications. Lett. Mater. 2019; 9: 470–474. doi: 10.22226/2410-3535-2019-4-470-474.
  18. Zhou Z., Jiang F., Yang F., Yang Y. Peng Liang Novel laser cladding FeCoNiCrNb0.5Mox high-entropy alloy coatings with excellent corrosion resistance. Materials Letters. 2023; 335: 133714. doi: 10.1016/j.matlet.2022.133714.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Микрошлифы зон лазерной наплавки колеблющимся лучом ×50: а) подслоя Fe-Co-Cr-Mo; b) основного слоя Ni-Cr-B-Si+WC

Скачать (823KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микроструктура зон наплавки на границе с материалом основы при диаметре луча 3 мм, увеличение ×200: а) Р = 700 Вт, V = 7 мм/с; b) Р = 1 000 Вт, V = 7 мм/с

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Графики микротвердости покрытий в зависимости от глубины слоя: а) Р = 1 000 Вт, V = 7 мм/с; b) Р = 1 000 Вт, V = 5 мм/с

Скачать (208KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение элементов в наплавленном слое Ni-Cr-B-Si+WC (а), вольфрам (b), никель (c), железо (d), хром (e); углерод (f)

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Потеря массы образцов при изнашивании свободным абразивным зерном: 1 – сталь 40Х, 2 – Ni-Cr-B-Si+WC, 96 Дж/мм2, 3 – Ni-Cr-B-Si+WC, 48 Дж/мм2

Скачать (113KB)
Метаданные

© Бирюков В.П., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах