تحليل الكسوة بالليزر لمواد القالب

إجراء اختبارات الكسوة بالليزر على مواد القالب شائعة الاستخدام لمعالجة المنتج لدراسة العلاقة بين عمق طبقة الكسوة ومعلمات العملية، وتغير الصلابة الدقيقة في المقطع العرضي، ووجود عناصر السبائك وتوزيعها، والتغيرات في التآكل مقاومة اتجاهات العينة وما إلى ذلك لاستكشاف جدوى استخدام تقنية الكسوة بالليزر لتحسين أداء القالب وإطالة عمر القالب.

(1) عمق طبقة الكسوة. مع زيادة قوة الليزر، يزداد عمق طبقة الكسوة أحادية المسار بشكل أسرع، ولكن بعد أن تصل الطاقة إلى 1.3 كيلو واط، يزداد العمق بشكل أقل، ويصل بشكل أساسي إلى الحد الأقصى للعمق. معادلة تركيب المنحنى التي تم الحصول عليها عن طريق معالجة انحدار البيانات هي Du003d-0.0929P2+0.9091P+0.776، PÎ(700,1300)، D هو عمق طبقة الكسوة، مم؛ P هي قوة الليزر، W. عندما يكون معدل التداخل 10٪ ويتم تنفيذ الكسوة المتعددة بمعلمات ليزر مختلفة، يكون عمق الكسوة 1.65 ~ 2.62 مم، ويكون العمق غير متساوٍ دون التسخين المسبق بالليزر، وبعد إضافة المرحاض إلى مادة الكسوة، فإن الكسوة غير متساوية طبقة الكسوة أكثر خطورة، أي أن عدم انتظام عمق طبقة الكسوة يتفاقم.

(2) صلابة طبقة الكسوة. بغض النظر عن عملية مسحوق السبائك والليزر، فإن صلابة السطح تكون عالية بعد الكسوة، وتكون صلابة الطبقة تحت السطح هي الأعلى، والتي يمكن أن تصل إلى 945HV0.2؛ وبعد إضافة 25% من مسحوق سبائك الكسوة، لا تزداد الصلابة بشكل ملحوظ. بعد الكسوة بالليزر، يكون هيكل طبقة الكسوة غير متساوٍ. الطبقة السطحية عبارة عن هيكل مصبوب، في حين أن الطبقة تحت السطحية وقاع البركة المنصهرة بالقرب من الركيزة عبارة عن هياكل مروية، ولا تزال الركيزة تحتفظ بالهيكل المقسى الأصلي. ولذلك فإن قمة الصلابة تظهر على الطبقة تحت السطحية وليس على السطح. تعمل طبقة الكسوة بشكل أساسي على تحسين الصلابة من خلال تقوية المحلول الصلب وتقوية الحبوب الدقيقة وتعزيز التشتت للمرحلة الثانية.

(3) مقاومة التآكل. في ظل نفس الظروف التجريبية، يكون تآكل عينة المصفوفة هو الأكبر، حيث يصل إلى 39.4 جم، في حين تم تحسين مقاومة التآكل لسطح الكسوة بالليزر بشكل كبير، ويبلغ التآكل المطلق 9.3 جم فقط، ويمكن أن تصل مقاومة التآكل النسبية إلى أعلى مستوى الكسوة السابقة 4.24 مرة، مما يشير إلى أن الكسوة بالليزر يمكن أن تحسن بشكل كبير من مقاومة التآكل للسطح. مقاومة التآكل للسطح قبل وبعد إضافة المسحوق إلى سبيكة الكسوة لا تتغير بشكل كبير. هناك العديد من الأسطح الصغيرة على سطح التآكل لعينة الكسوة، بالإضافة إلى خدوش ممدودة تتوافق مع اتجاه الانزلاق، مما يشير إلى أن سطح الكسوة بالليزر لم يتعرض فقط للتآكل اللاصق، ولكن أيضًا للتآكل الكاشط أثناء اختبار الاحتكاك. كمية التآكل المقاسة هي نتيجة التأثير المشترك لهذين النوعين من التآكل.

(4) الهيكل التنظيمي. بغض النظر عما إذا كان مسحوق السبائك مضافًا أم لا، فإن هيكل طبقة الكسوة متشابه جدًا. هناك نوعان: بالقرب من قاع البركة المنصهرة، وهي بنية مختلطة من قضبان حبيبية وقصيرة موزعة على محلول صلب من النيكل والكروم والسيليكون ومصفوفة سهلة الذوبان تعتمد على النيكل. إنه هيكل نمو الفوقي مستو نموذجي. والآخر عبارة عن بنية شجرية تنمو تقريبًا على طول اتجاه تدفق الحرارة في وسط وسطح البركة المنصهرة. هيكل طبقة الكسوة بأكمله عبارة عن هيكل مختلط من البلورات المستوية والتشعبات. تحت المجهر الإلكتروني الماسح، يكون الهيكل سهل الانصهار لطبقة الكسوة أكثر وضوحًا، ويظهر التشعبات الدقيقة مرتبة بشكل أنيق. إضافة كربيد التنغستن لم يغير الهيكل، ولم يتم ملاحظة البقع فائقة الصلابة المطلوبة من كربيد التنغستن. أثناء عملية تبريد الكسوة، يشكل جزء من التنغستن مرحلة مركبة مع الكروم والبورون وما إلى ذلك، ويتم إذابة جزء صغير في المصفوفة سهلة الانصهار. أظهر التحليل الطيفي لمنطقة التشعبات والتشعبات أن منطقة التشعبات عبارة عن محلول صلب قائم على النيكل ويحتوي على كمية معينة من الكروم، في حين أن محتوى التنغستن منخفض، ولكن محتوى التنغستن بين التشعبات أعلى، مما يدل على أن كربيد التنغستن يكون في درجات حرارة عالية. وبعد صهره وتبريده يختفي كربيد التنغستن ويتوزع بين التشعبات على شكل أطوار ثانية أخرى مثل W3.2Cr1.8B3