Τεχνολογία επισκευής επιφανειών χυτού χιτωνίου κύλισης με επένδυση λέιζερ υψηλής ταχύτητας

Στη χύτευση και την παραγωγή ελασμάτων φύλλων αλουμινίου, το χιτώνιο ρολού χύτευσης είναι το κύριο μέρος εργασίας. Όταν βρίσκεται σε λειτουργία, η επιφάνεια του χιτωνίου κυλίνδρου υπόκειται στην αλληλεπίδραση υψηλής θερμοκρασίας και φορτίου, η οποία συχνά επηρεάζει τη διάρκεια ζωής και την ποιότητα της πλάκας αλουμινίου λόγω της πρώιμης εμφάνισης κοιλοτήτων φθοράς, ρωγμών και φθοράς. Η τιμή του κυλίνδρου μπορεί να φτάσει τις εκατοντάδες χιλιάδες γιουάν ανά σετ. Εάν αποτύχει πολύ νωρίς, σίγουρα θα αυξήσει το κόστος παραγωγής και δεν συμβάλλει στη βελτίωση των οικονομικών οφελών των παραγωγικών επιχειρήσεων. Η επιφανειακή συγκόλληση είναι η παραδοσιακή μέθοδος επισκευής του χιτωνίου κυλίνδρου, αλλά η μεγάλη μεταφορά θερμότητας οδηγεί σε παραμόρφωση της μήτρας και επηρεάζει το αποτέλεσμα επισκευής. Προκειμένου να λυθεί αυτό το πρόβλημα, πολλοί ειδικοί και μελετητές πρότειναν τη μέθοδο της επένδυσης με λέιζερ για την επισκευή του χιτωνίου του κυλίνδρου. Ως τεχνολογία τροποποίησης επιφάνειας υψηλής τεχνολογίας, η επένδυση λέιζερ έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής ακρίβειας επεξεργασίας, του μικρού βαθμού θερμικής παραμόρφωσης και της μικρότερης ποσότητας επεξεργασίας παρακολούθησης. Τα κράματα με βάση το κοβάλτιο χρησιμοποιούνται ευρέως για την ενίσχυση επιφανειών επένδυσης με λέιζερ χαλύβδινων υλικών λόγω της αντοχής τους σε υψηλή θερμοκρασία, της σκληρότητας και της αντοχής στη θερμική κόπωση.

Η τεχνολογία επένδυσης λέιζερ υψηλής ταχύτητας έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής απόδοσης επένδυσης, του υψηλού ποσοστού χρήσης σκόνης και του εξαιρετικά χαμηλού ρυθμού αραίωσης και μπορεί να προετοιμάσει γρήγορα στρώματα κράματος λέιζερ στην επιφάνεια μεγάλων περιστρεφόμενων τεμαχίων εργασίας σε ίση φάση των χιτωνίων ρολού χύτευσης. Η επιφανειακή τραχύτητα του στρώματος επένδυσης είναι χαμηλή, γεγονός που ευνοεί την επακόλουθη επεξεργασία, εξοικονόμηση υλικών επένδυσης και υπέρβαση των προβλημάτων χαμηλής απόδοσης και υψηλού κόστους της συμβατικής επένδυσης λέιζερ. Οι παράμετροι της διαδικασίας έχουν μεγάλη επίδραση στην απόδοση του στρώματος επένδυσης. Είναι η προϋπόθεση και το κλειδί για τη βελτίωση της απόδοσης του ρολού χύτευσης για την προετοιμασία του στρώματος επένδυσης λέιζερ υψηλής ταχύτητας με εξαιρετική ποιότητα, βελτιστοποιώντας τις παραμέτρους της διαδικασίας.

Μετά την ολοκλήρωση της επένδυσης επισκευής επιφανειών, η τραχύτητα της επιφάνειας του χιτωνίου χυτού κυλίνδρου συχνά δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις των πραγματικών συνθηκών εργασίας και πρέπει να υποβληθεί σε επανεπεξεργασία με μηχανή λείανσης και άλλες διαδικασίες. Επομένως, το πάχος και η τραχύτητα της επιφάνειας του στρώματος επένδυσης γίνονται οι βασικοί δείκτες για την αξιολόγηση της ποιότητάς του. Σε αυτό το χαρτί, χρησιμοποιήθηκε ως μήτρα χάλυβας χυτού κυλίνδρου 32Cr3Mo1V. Αρχικά, συζητήθηκε η επίδραση των διαφορετικών παραμέτρων διεργασίας στο πάχος και την τραχύτητα της επιφάνειας της επικάλυψης με βάση το κοβάλτιο με επένδυση λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας. Μετά τον προσδιορισμό του βέλτιστου εύρους, οι βέλτιστες παράμετροι διεργασίας βελτιστοποιήθηκαν με ορθογώνια δοκιμή σχεδιασμού. Αναλύθηκε η μικροδομή και η μικροσκληρότητα της επένδυσης που παρασκευάστηκε με τη χρήση των βέλτιστων παραμέτρων, προκειμένου να παρασχεθεί κάποια πειραματική και θεωρητική βάση για την εξερεύνηση μιας νέας και πιο αποτελεσματικής τεχνολογίας για την επισκευή επιφανειών και την ενίσχυση του χιτωνίου χυτού ρολού.

Το βασικό υλικό της δοκιμής ήταν χιτώνιο ρολού χύτευσης αλουμινίου 32Cr3Mo1V και έλασης και το υλικό επένδυσης ήταν σκόνη κράματος Co-06 με μέγεθος σωματιδίων 15-53μm. Η μορφολογία SEM της σκόνης δεικνύεται στο Σχήμα 1 και η σύνθεση παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. Πριν από την επικάλυψη, η σκόνη ξηράνθηκε σε φούρνο ξήρανσης στους 120 βαθμούς για 120 λεπτά. Οι λωρίδες περιστροφής και τα στρώματα οξειδίου στην επιφάνεια του δείγματος αφαιρέθηκαν με μηχανική λείανση και το λάδι καθαρίστηκε με οινόπνευμα.

                                                                                                        Εικ.1SEMimageofCo-06σκόνη

Όταν η ισχύς του λέιζερ είναι 2500 W και ο ρυθμός επένδυσης είναι 15 m/min, το πάχος του στρώματος επένδυσης λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας αυξάνεται με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας σκόνης μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος παραμέτρων. Επειδή το ποσοστό χρήσης σκόνης μπορεί να υπερβεί το 90% στη διαδικασία επένδυσης λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, το μεγαλύτερο μέρος της σκόνης επένδυσης μπορεί να λιώσει πλήρως πάνω από το τεμάχιο εργασίας και να εγχυθεί στη λιωμένη λίμνη σε υγρή κατάσταση. Με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας σκόνης, περισσότερη σκόνη επένδυσης εγχέεται στη δεξαμενή τήγματος σε μονάδα χρόνου και το πάχος του στρώματος επένδυσης αυξάνεται. Αλλά η δοκιμή διαπίστωσε επίσης ότι όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας σκόνης αυξηθεί στην ισχύ του λέιζερ και άλλες παράμετροι δεν ταιριάζουν, δεν αρκεί να λιώσει το μεγαλύτερο μέρος της σκόνης επένδυσης στο πάνω μέρος του τεμαχίου εργασίας και το άλυτο ή Η ημι-λιωμένη σκόνη επένδυσης θα επηρεάσει σοβαρά την ποιότητα διαμόρφωσης του στρώματος επένδυσης.

Όταν η ισχύς του λέιζερ είναι 2800 W και ο ρυθμός τροφοδοσίας σκόνης είναι 30 g/min, το πάχος του στρώματος επένδυσης μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού επένδυσης μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος παραμέτρων. Ο λόγος είναι ότι η επίστρωση επένδυσης λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας αποτελείται από πολλαπλά λεπτά στρώματα που στοιβάζονται στην κατεύθυνση του πάχους. Όταν ο ρυθμός επικάλυψης είναι σταθερός, το πάχος του λεπτού στρώματος καθορίζει άμεσα το πάχος του στρώματος επένδυσης. Όταν ο ρυθμός επένδυσης αυξάνεται, η ποσότητα που εγχέεται στη λιωμένη δεξαμενή με τη μορφή σταγονιδίων ανά μονάδα χρόνου θα μειωθεί, μειώνοντας έτσι το πάχος της απλής λεπτής επίστρωσης και τελικά το πάχος της στρώσης επένδυσης.

Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας σκόνης είναι 15 g/min και ο ρυθμός επένδυσης είναι 15 m/min, δεν υπάρχει προφανής συσχέτιση μεταξύ του πάχους του στρώματος επένδυσης και της ισχύος λέιζερ εντός ενός συγκεκριμένου εύρους παραμέτρων. Επειδή η επένδυση λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας παράγει μόνο εξαιρετικά λεπτή και ελάχιστη λιωμένη δεξαμενή στην επιφάνεια του υποστρώματος, ο ρυθμός αραίωσης είναι εξαιρετικά χαμηλός, ο ρυθμός ισχύος λέιζερ έχει μικρή επίδραση στο υπόστρωμα και ο ρυθμός χρήσης της εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας Η σκόνη επένδυσης λέιζερ είναι πολύ υψηλή, η ποσότητα σκόνης που μπορεί να λιώσει αυξάνοντας την ισχύ του λέιζερ είναι περιορισμένη, επομένως η ισχύς λέιζερ δεν έχει σημαντική επίδραση στο πάχος του στρώματος επένδυσης λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας.

Μέσω της παρατήρησης της μακροσκοπικής τοπογραφίας επιφάνειας του στρώματος επένδυσης, διαπιστώνεται ότι εντός του παραπάνω εύρους παραμέτρων, η τοπογραφία επιφάνειας του στρώματος επένδυσης αλλάζει σημαντικά μόνο όταν αλλάζει ο ρυθμός επένδυσης. Διαπιστώθηκε ότι όταν ο ρυθμός επένδυσης φτάσει τα 75 m/min, το σχήμα της επιφάνειας του στρώματος επένδυσης είναι φτωχό και η τραχύτητα είναι υψηλή, ενώ όταν ο ρυθμός επένδυσης είναι 15 m/min ή 25 m/min, το σχήμα της επιφάνειας του Το στρώμα επένδυσης είναι καλύτερο και η τραχύτητα είναι χαμηλή ταυτόχρονα.

1. Σε ένα συγκεκριμένο εύρος παραμέτρων, το πάχος του στρώματος επένδυσης αυξάνεται με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας σκόνης και μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού επένδυσης και το πάχος του στρώματος επένδυσης δεν έχει εμφανή συσχέτιση με την ισχύ λέιζερ .

2. Οι βελτιστοποιημένες παράμετροι διαδικασίας είναι ισχύς λέιζερ 2500 W, ρυθμός σάρωσης 15 m/min και ρυθμός τροφοδοσίας σκόνης 30 g/min. Κάτω από αυτές τις παραμέτρους διαδικασίας, το στρώμα επένδυσης μπορεί να αποκτήσει υψηλότερο πάχος και μικροσκληρότητα.

3. Η μικροδομή του στρώματος επένδυσης λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας είναι ομοιόμορφη και λεπτή, και υπάρχει προφανές φαινόμενο αποκόλλησης τόξου. Οι κάτω και οι μεσαίες περιοχές του στρώματος επένδυσης είναι ως επί το πλείστον στηλώδεις κρύσταλλοι που αναπτύσσονται κάθετα στη γραμμή σύντηξης της διεπιφάνειας στρώματος επένδυσης/μήτρας ή στη γραμμή σύντηξης lap, και η κατεύθυνση ανάπτυξης είναι εξαιρετικά συνεπής. Υπάρχει ελαφρά τραχύτητα κόκκων στην περιοχή της γραμμής σύντηξης. Η κατεύθυνση ανάπτυξης των δενδριτών στην επάνω περιοχή του στρώματος επένδυσης είναι σχετικά διαταραγμένη.

4. Η μικροσκληρότητα του στρώματος επένδυσης λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή του υποστρώματος, γεγονός που συμβάλλει στη βελτίωση της αντοχής στη φθορά του χιτωνίου χυτού κυλίνδρου.