금형 재료의 레이저 클래딩 분석

제품 가공에 일반적으로 사용되는 금형 재료에 대해 레이저 클래딩 테스트를 수행하여 클래딩 층의 깊이와 공정 매개변수 간의 관계, 단면의 미세 경도 변화, 합금 원소의 존재 및 분포, 마모 변화를 연구합니다. 샘플의 저항 동향 등을 통해 레이저 클래딩 기술을 사용하여 금형 성능을 개선하고 금형 수명을 연장하는 타당성을 탐구합니다.

(1) 클래딩층의 깊이. 레이저 출력이 증가함에 따라 단일 패스 클래딩층의 깊이는 더 빠르게 증가하지만 출력이 1.3kW에 도달한 후에는 깊이가 덜 증가하여 기본적으로 한계 깊이에 도달합니다. 데이터 회귀 처리를 통해 얻은 곡선 피팅 방정식은 Du003d-0.0929P2+0.9091P+0.776, PÎ(700,1300), D는 클래딩 레이어의 깊이, mm입니다. P는 레이저 출력, W입니다. 중첩률이 10%이고 서로 다른 레이저 매개변수로 다중 클래딩을 수행한 경우 클래딩 깊이는 1.65~2.62mm이며 레이저 예열 없이 깊이가 가장 불균일하며 클래딩 재료에 WC를 추가한 후 클래딩의 불균일성이 발생합니다. 즉, 클래딩층 깊이의 불균일성이 더욱 심해진다.

(2) 클래딩층의 경도. 합금 분말 및 레이저 공정에 관계없이 클래딩 후 표면 경도가 높고 표면 아래층의 경도가 가장 높아 945HV0.2에 도달할 수 있습니다. 클래딩 합금 분말을 25% 첨가한 후에도 경도가 크게 증가하지 않습니다. 레이저 클래딩 후 클래딩 층의 구조가 고르지 않습니다. 표면층은 주조 구조이고 지하층과 기판 근처의 용융 풀 바닥은 담금질 구조이며 기판은 여전히 ​​원래의 템퍼링 구조를 유지합니다. 따라서 경도 피크는 표면이 아닌 지하층에 나타납니다. 클래딩층은 주로 2상의 고용강화, 세립강화, 분산강화를 통해 경도를 향상시킨다.

(3) 내마모성. 동일한 실험 조건에서 매트릭스 샘플의 마모는 39.4g에 도달하여 가장 크며 레이저 클래딩 표면의 내마모성은 크게 향상되었으며 절대 마모는 9.3g에 불과하며 상대 내마모성은 최고에 도달할 수 있습니다. 클래딩 이전 4.24배는 레이저 클래딩이 표면의 내마모성을 크게 향상시킬 수 있음을 나타냅니다. 클래딩 합금에 분말을 첨가하기 전과 후의 표면의 내마모성은 크게 변하지 않습니다. 클래딩 샘플의 마모 표면에는 많은 작은 평면과 슬라이딩 방향과 일치하는 길쭉한 스크래치가 있으며, 이는 레이저 클래딩 표면이 마찰 테스트 중 접착 마모뿐만 아니라 연마 마모에도 적용되었음을 나타냅니다. 측정된 마모량은 이 두 가지 유형의 마모가 결합된 효과의 결과입니다.

(4) 조직 구조. 합금분말 첨가 여부에 관계없이 클래딩층의 구조는 매우 유사하다. 두 가지 유형이 있습니다: 용융 풀 바닥 근처, 니켈-크롬-실리콘 고용체 및 저융점 니켈 기반 공융 매트릭스에 분포된 입상 및 짧은 막대의 혼합 구조. 이는 전형적인 평면형 에피택셜 성장 구조입니다. 다른 하나는 용융 풀의 중앙과 표면에서 열 흐름 방향을 따라 대략 성장하는 수지상 구조입니다. 전체 클래딩층 구조는 평면 결정과 수상돌기의 혼합 구조입니다. 주사전자현미경으로 보면 클래딩층의 공융구조가 더욱 뚜렷이 나타나 아주 깔끔하게 배열된 미세한 수상돌기를 볼 수 있습니다. 텅스텐 카바이드를 첨가해도 구조는 변하지 않았고, 원하는 텅스텐 카바이드의 초경질 반점도 관찰되지 않았습니다. 클래딩 냉각 과정에서 텅스텐의 일부는 크롬, 붕소 등과 복합상을 형성하고 일부는 공융 매트릭스에 용해됩니다. 덴드라이트 영역과 덴드라이트를 분광분석한 결과 덴드라이트 영역은 니켈계 고용체로서 일정량의 크롬을 함유하고 있는 반면, 텅스텐 함량은 낮으나 덴드라이트 사이의 텅스텐 함량이 높아 탄화텅스텐임을 알 수 있다. 고온에 있습니다. 용융 및 냉각 후 텅스텐 카바이드는 사라지고 W3.2Cr1.8B와 같은 다른 2차 상 형태로 수상돌기 사이에 분포됩니다.3