Технологија поправке површине ливеног ваљкастог рукава помоћу ласерске облоге велике брзине

У производњи ливења и ваљања алуминијумског лима, рукав за ливење ваљка је главни радни део. Када је у употреби, површина ваљкастог рукава је подвргнута интеракцији високе температуре и оптерећења, што често утиче на век трајања и квалитет алуминијумске плоче због раног појављивања хабања, пукотина и хабања. Цена ваљкастог рукава може достићи стотине хиљада јуана по комплету. Ако пропадне прерано, то ће сигурно повећати трошкове производње и не доприноси побољшању економских користи производних предузећа. Заваривање на навари је традиционална метода поправке ролне чауре, али њен велики пренос топлоте доводи до деформације матрице и утиче на ефекат поправке. Да би решили овај проблем, многи стручњаци и научници су предложили методу ласерског облагања за поправку ваљкастог рукава. Као високотехнолошка технологија модификације површине, ласерска облога има карактеристике високе прецизности обраде, малог степена термичке деформације и мање количине накнадне обраде. Легуре на бази кобалта се широко користе за површинско ојачавање челичних материјала ласерским облагањем због своје високотемпературне чврстоће, тврдоће и отпорности на топлотни замор.

Технологија ласерског облагања велике брзине има карактеристике високе ефикасности облагања, високе стопе искоришћења праха и ултра-ниске стопе разблаживања, и може брзо припремити слојеве ласерске легуре на површини великих ротирајућих радних комада у једнакој фази рукава ваљка за ливење. Површинска храпавост слоја облоге је мала, што погодује накнадној обради, уштеди материјала за облагање и превазилажењу проблема ниске ефикасности и високе цене конвенционалног ласерског облагања. Параметри процеса имају велики утицај на перформансе слоја облоге. То је премиса и кључ за побољшање перформанси ваљка за ливење да би се припремио слој ласерске облоге велике брзине са одличним квалитетом оптимизацијом параметара процеса.

Након што је облога за поправку површине завршена, храпавост површине ливеног ваљкастог рукава често не може да испуни захтеве стварних услова рада и треба да се поново обради машином за млевење и другим процесима. Стога, дебљина и храпавост површине слоја облоге постају кључни индекси за процену његовог квалитета. У овом раду као матрица коришћен је ливени ваљкасти челик 32Цр3Мо1В. Најпре је разматран утицај различитих параметара процеса на дебљину и храпавост површине превлаке на бази кобалта ласерском облогом ултра велике брзине. Након одређивања оптималног опсега, оптимални параметри процеса су оптимизовани пројектантским ортогоналним тестом. Анализирана је микроструктура и микротврдоћа оплате припремљене коришћењем оптималних параметара, како би се пружила експериментална и теоријска основа за истраживање нове и ефикасније технологије површинске санације и ојачања ливеног ваљкастог рукава.

Основни материјал за испитивање је био 32Цр3Мо1В алуминијумски ливени рукав и ваљаоница за ливење ваљка, а материјал за облагање је био прах легуре Цо-06 са величином честица од 15-53μм. СЕМ морфологија праха је приказана на слици 1, а састав је приказан у табели 1. Пре наношења премаза, прах је сушен у сушници на 120 степени 120 мин. Траке скретања и оксидни слојеви на површини узорка уклоњени су механичким брушењем, а уље је очишћено алкохолом.

                                                                                                        Сл.1СЕМимагеофЦо{1}}прах

Када је снага ласера ​​2500 В и брзина облагања 15 м/мин, дебљина слоја ултра-брзине ласерске облоге се повећава са повећањем брзине довода праха унутар одређеног опсега параметара. Пошто стопа искоришћења праха може да пређе 90% у процесу ласерског облагања ултра великом брзином, већина праха за облагање може се у потпуности растопити изнад радног комада и убризгати у растопљени базен у течном стању. Са повећањем брзине храњења праха, више праха за облагање се убризгава у базен растопљене јединице у јединици времена, а дебљина слоја облоге се повећава. Али тест је такође открио да када се брзина довода праха повећа на снагу ласера ​​и други параметри се не поклапају, није довољно да се већина праха за облагање може у потпуности растопити на врху радног комада, а неотопљени или полурастопљени прах за облагање озбиљно ће утицати на квалитет формирања слоја облоге.

Када је снага ласера ​​2800 В и брзина довода праха је 30 г/мин, дебљина слоја облоге опада са повећањем брзине облагања унутар одређеног опсега параметара. Разлог је тај што се премаз за ласерску облогу ултра велике брзине састоји од више танких слојева наслаганих у правцу дебљине. Када је стопа преклапања константна, дебљина танког слоја директно одређује дебљину слоја облоге. Када се брзина облагања повећа, количина која се убризгава у растопљени базен у облику капљица по јединици времена ће се смањити, чиме се смањује дебљина појединачног танког премаза, а на крају и дебљина слоја облоге.

Када је брзина додавања праха 15 г/мин, а брзина облагања 15 м/мин, не постоји очигледна корелација између дебљине слоја облоге и снаге ласера ​​унутар одређеног опсега параметара. Пошто ласерска облога ултра велике брзине производи само ултра танак и минималан растопљени базен на површини супстрата, стопа разблажења је изузетно ниска, брзина ласерске снаге има мали утицај на подлогу, а стопа коришћења ултра велике брзине Ласерски прашак за облагање је веома висок, количина праха која се може истопити повећањем снаге ласера ​​је ограничена, тако да снага ласера ​​нема значајан утицај на дебљину слоја ултра-брзине ласерске облоге.

Посматрањем макроскопске површинске топографије обложног слоја, утврђено је да се у оквиру горе наведеног опсега параметара, површинска топографија обложног слоја значајно мења само када се промени брзина облагања. Утврђено је да када брзина облагања достигне 75 м/мин, површински облик слоја облоге је лош и храпавост је велика, док када је брзина облагања 15 м/мин или 25 м/мин, облик површине слоја слој облагања је бољи, а истовремено је ниска храпавост.

1. У одређеном опсегу параметара, дебљина слоја облоге се повећава са повећањем брзине довода праха, а опада са повећањем брзине облагања, а дебљина слоја облоге нема очигледну корелацију са снагом ласера .

2. Оптимизовани параметри процеса су снага ласера ​​2500 В, брзина скенирања 15 м/мин и брзина убацивања праха 30 г/мин. Под овим параметрима процеса, слој омотача може добити већу дебљину и микротврдоћу.

3. Микроструктура слоја ултра-брзине ласерске облоге је уједначена и фина, и постоји очигледан феномен раслојавања лука. Доњи и средњи региони обложног слоја су углавном стубасти кристали који расту окомито на линију спајања слоја омотача/матрице на интерфејсу или на линију фузије преклопа, а правац раста је веома конзистентан. Постоји благо грубље зрна у региону линије фузије. Правац раста дендрита у горњем делу слоја омотача је релативно поремећен.

4. Микротврдоћа слоја ултра-брзине ласерске облоге је знатно већа од оне подлоге, што доприноси побољшању отпорности на хабање ливеног ваљкастог рукава.