충격 하중 하에서 고망간강은 표면 근처에 많은 수의 전위 막힘을 생성하여 상당한 가공 경화를 가져오며 내부는 특정 인성을 유지하므로 표면 내마모성과 전반적인 인성이 우수하며 널리 사용됩니다. 대체할 수 없는 역할을 가진 광산 기계의 분쇄 해머 가공 및 제조. 오랜 작업 과정에서 물, 광석 등의 부식 및 충격으로 인해 해머 헤드는 한쪽 마모가 생기기 쉽고, 형성이 엉망이 되어 교체를 위해 중지해야 합니다. 또는 수리가 생산 효율성에 영향을 미칩니다. 고망간강은 탄소당량이 높기 때문에 용접성이 나쁘고, 특히
용접과정에서 탄화물 석출로 인해 열영향부의 융합선 부근에 균열이 생기기 쉬워 전통적인 표면용접 방식으로는 고망간강의 보수가 어렵고, 적은 입열량을 사용해야 하며, 강제로 표면 용접을 수리하기 위한 냉각, 2차 물 강화 및 기타 방법은 어렵고 수리 인력에게 높은 기술 요구 사항이 필요합니다. 스테인레스 스틸 전극 아크 용접을 바닥 및 표면 용접 전극 커버로 사용할 수도 있지만 생산 효율성이 낮고 후속 가공 작업량이 많아 부품 수리 비용이 향상되고 기업의 생산 효율성이 저하됩니다.
고속 레이저 클래딩 기술의 주요 특징은 레이저 빔과 금속 분말의 위치를 변경하여 비행 공간에서 분말을 녹일 수 있으며 매트릭스 표면에 작은 용액 풀만 형성된다는 것입니다. 금속 결합을 보장한다는 전제하에 클래딩 공정의 열 입력이 더욱 감소됩니다. 동시에 클래딩층의 두께도 조절할 수 있습니다. 희석율은 1% 미만입니다. 낮은 표면 거칠기. 클래딩 후 부품의 가공량을 크게 줄일 수 있으며, 고망간강 수리에 대한 새로운 아이디어와 새로운 방법을 제공합니다.
본 논문에서는 광산 분쇄기의 해머 헤드에 사용되는 재료인 ZGMn13을 예로 들어 설명합니다. 고속 레이저 클래딩 시스템을 사용하여 Ni60 분말을 표면에 클래딩했으며 직교 테스트 및 범위 분석을 통해 최적의 공정 매개변수를 얻었습니다. 광산 기업이 고속 레이저 클래딩 기술을 사용하여 고망간강을 수리할 수 있는 몇 가지 기술 매개변수 기반을 제공할 수 있습니다.
샘플 준비 및 테스트 방법
1. 표본 준비
시험재는 물강화처리 후의 ZGMn13 강판이었으며, 화학성분은 Table 1에 나타내었다. 강판은 밀링머신을 이용하여 200mm×100mm×10mm의 시료로 가공하였다. 시료의 윗면과 아랫면은 Ra1.6까지 연삭기로 가공되었으며 나머지 4면은 거칠기가 필요하지 않습니다. 녹이는 시료의 윗면을 아세톤과 에탄올로 각각 닦아 탈지 및 건조하였다. 클래딩 층으로 45 ~ 106 μm의 Ni60 자가 융합 합금 분말을 선택했으며 그 화학 조성은 표 1에 나와 있습니다. 클래딩 전에 분말을 건조 상자로 보내고 150도에서 1시간 동안 건조하여 제거해야 합니다. 파우더에 함유된 수분을 제거하고 파우더 클러스터를 방지하며 클래딩 공정 중 파우더 전달의 균일한 연속성을 보장합니다.
표 1 ZGMn13 및 Ni60 분말의 화학적 조성(질량 분율, %)
|
재료 |
C |
시 |
망 |
S |
P |
크롬 |
B |
니 |
철 |
|
ZGMn13 |
1.00- 1.45 |
0.30- 1.00 |
11.00- 14.00 |
=0.050 |
=0.090 |
|
|
- |
유지하다 |
|
Ni60 |
0.80 |
4.00 |
- |
- |
- |
16.5 |
4.00 |
유지하다 |
<8.00 |
2. 시험방법
클래딩 샘플을 준비하기 위해 고속 레이저 클래딩 장비가 사용되었습니다. 40 mm × 10 mm 면적과 1.5 ~ 2.0 mm 두께의 Ni60 코팅이 6개의 단일층 공정으로 제조되었습니다. 클래딩 과정에서 균열 및 과도한 내부 응력을 방지하기 위해 클래딩 전 샘플을 예열하고 150도에서 1시간 동안 예열한 후 시험 변수에 따라 예열 후 즉시 클래딩 테스트를 수행했습니다. 레이저 스폿 직경은 1.5mm, 결합률은 60%, 디포커싱 용량은 15mm입니다. 아르곤 가스는 분말 공급 및 보호 가스로 사용됩니다.
표 2 레이저 클래딩 테스트 매개변수
|
아니요 |
레이저의 힘 P/W |
스캔 속도vb/(mm·S−1) |
분말 공급 속도vf/(g·min−1) |
|
1 |
1 200 |
3 |
4.5 |
|
2 |
1 200 |
4 |
6.0 |
|
3 |
1 200 |
5 |
7.5 |
|
4 |
1 400 |
3 |
6.0 |
|
5 |
1 400 |
4 |
7.5 |
|
6 |
1 400 |
5 |
4.5 |
|
7 |
1 600 |
3 |
7.5 |
|
8 |
1 600 |
4 |
4.5 |
|
9 |
1 600 |
5 |
6.0 |
결론
1. 색상 침투 테스트 결과, 150도에서 1시간 동안 유지한 후 고속 레이저 클래딩 테스트를 실시한 경우 클래딩층의 표면 형성 품질이 더 좋고 균열 및 기공 등의 결함이 없는 것으로 나타났습니다.
2. 직교 테스트의 범위 분석과 클래딩 샘플의 테스트 결과는 ZGMn13 재료의 Ni60 분말 클래딩에 대한 최상의 공정 매개변수가 레이저 출력 1 200 W, 스캔 속도 4 mm/s 및 분말 공급 속도 7.5g/min. 이러한 조건에서 경도는 811.41 HV에 도달할 수 있습니다. 모재 대비 약 2.8배, 마찰계수는 0.367로 모재 대비 37.7% 감소, 내마모성은 1.6배 증가, 마모량은 모재 대비 약 38% 재료.
3. OM, XRD 및 BSE 분석을 통해 클래딩 층은 주로 -Ni 수지상 돌기, 수지상 수지상 돌기, 꽃 경질 붕화물 상 CrB 및 회색 경질 탄화물 상 Cr7C3 및 Cr23C6으로 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 위의 단단한 상은 클래딩층의 내마모성을 향상시킵니다.