W celu poprawy wydajności warstwy plateru, w niniejszych badaniach wykorzystano projekt Taguchi do zbadania wpływu mocy lasera, prędkości skanowania, przepływu gazu i proporcji proszku SiC na mikrotwardość i objętość zużycia warstwy plateru.

Wyniki pokazują, że stosunek proszku SiC jest głównym czynnikiem wpływającym na mikrotwardość i zużycie warstwy okładziny. Udział sproszkowanego węglika krzemu w mikrotwardości i objętości zużycia wynosi odpowiednio 92.08% i 79.39%. Dzięki transformacji stosunku sygnału do szumu i analizie korelacji szarości realizowana jest optymalizacja wielocelowa.

Przyjmując za cel maksymalną mikrotwardość i minimalne zużycie, metoda analizy korelacji szarości służy do uzyskania najlepszego zestawu parametrów przetwarzania i przewidzenia odpowiedniego poziomu korelacji szarości. Poziom błędu przewidywania i weryfikacji eksperymentalnej wynosi 5.3%. Niniejsze badanie dostarcza wskazówek dotyczących zastosowania metody analizy korelacji szarości do uzyskiwania powłok napawania laserowego w praktycznych zastosowaniach przemysłowych w celu jednoczesnej optymalizacji wielu celów, a także dostarcza teoretycznych podstaw optymalizacji parametrów procesu pod kątem mikrotwardości i odporność na zużycie.

Napawanie laserowe to technologia powlekania, która wykorzystuje wysokoenergetyczne wiązki laserowe do napromieniowania powierzchni podłoża i powierzchni proszku w celu szybkiego stopienia i schłodzenia proszku w celu utworzenia wymaganej metalicznej powłoki wiążącej z podłożem. Ze względu na wysoką gęstość energii, wysoką wydajność, doskonałe właściwości mechaniczne i fizyczne, napawanie laserowe jest szeroko stosowane w naprawie powierzchni w celu utworzenia wielozadaniowej powłoki kohezyjnej o niskim rozcieńczeniu. Naprawa powłok kompozytowych rozwinęła się w ostatnich latach bardzo szybko. Proszek ze stali nierdzewnej 316L jest szeroko stosowany w przemyśle ze względu na niski koszt, odporność na korozję i właściwości samorozpuszczalne. Jednak 316L ma również ograniczenia związane z niską twardością i niewystarczającą odpornością na zużycie. Wraz z rozwojem materiałów kompozytowych ograniczenia te można poprawić, dodając cząstki wzmacniające. Cząsteczki węglika krzemu mają zalety wysokiej mikrotwardości i dobrej odporności na zużycie. Dlatego SiC jest dobrym materiałem wzmacniającym materiały kompozytowe. Zbadali również mikrotwardość i odporność na zużycie warstwy proszkowej stali nierdzewnej 316L wzmocnionej SiC podczas procesu napawania laserowego.

Wen i in. odkryli, że napawanie laserowe w 3.5% wag. roztworze NaCl może skutecznie poprawić mikrotwardość i odporność na korozję 316L. Mei i in. zbadali selektywne napawanie laserowe 316L i Inconel 718. Odkryli, że obszar styku tych dwóch materiałów ma różną mikrotwardość i mikrostrukturę, pory i pęknięcia. Murkute i in. zbadali powłokę 316L na podłożu ze stali AISI 1018 i odkryli, że twardość nanowgniecenia zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości skanowania. Riquelme i in. osadzone powłoki kompozytowe Al, Si, Ti i SiC na stopie magnezu ZE41. Stwierdzono, że stosunek pierwiastków stopowych może poprawić mikrotwardość i właściwości mechaniczne stopu. Ramakrishnan i inni wyprodukowali wzmocniony węglikiem krzemu superstop Haynes 282 (HY282), klasyfikowany funkcjonalnie, o różnych składach, strukturach i właściwościach węglika krzemu. Badania wykazały, że wraz ze wzrostem ilości cząstek węglika krzemu nastąpiła znaczna poprawa mikrotwardości i odporności na zużycie nadstopów. Zhao i in. przygotowane 8.5% obj. SiC/AlSi10 Mg SiC wzmocnione ceramiką kompozyty z osnową aluminiową przez selektywne topienie laserowe. Zwrócili uwagę, że nanotwardość i moduł sprężystości przewyższają tradycyjne materiały w środku i na brzegu.

Obecnie badania naukowców nad napawaniem laserowym proszku ze stali nierdzewnej 316L koncentrują się głównie na poprawie mikrotwardości i odporności na zużycie poprzez dodanie materiałów wzmacniających. Rzadko stwierdza się wpływ parametrów procesu napawania laserowego oraz wzmocnionych materiałów kompozytowych na mikrotwardość i stopień zużycia warstwy napawania. Wydajność warstwy elewacyjnej decyduje o powodzeniu lub niepowodzeniu naprawy. Mikrotwardość i odporność na zużycie warstwy okładzinowej są ważnymi wskaźnikami do pomiaru wydajności warstwy okładzinowej. W tym badaniu do wstępnych eksperymentów wykorzystano projekt Taguchi. Po przeanalizowaniu parametrów procesu zastosowano analizę korelacji szarości w celu optymalizacji i prognozowania maksymalnej mikrotwardości i minimalnego zużycia warstwy okładzinowej ze stali nierdzewnej 316L i kompozytu SiC.

Materiały i metody badawcze

W niniejszych badaniach jako osnowę wybrano stal ASTM-5140 o wymiarach 40mm×20mm×10mm, a tłem jest korba przemysłowawał aplikacja naprawcza; skład jego pierwiastków przedstawiono w tabeli 1. Proszek stosowany w procesie napawania laserowego jest mieszaniną proszku ze stali nierdzewnej 316L i proszku SiC produkowanego przez Xiangcheng Yuteng Ceramic Products Co., Ltd. Wielkość cząstek obu proszków wynosi od 48 do 106°m, co odpowiada specyfikacji sprzętu. Tabela 1 pokazuje również skład pierwiastkowy powyższych dwóch powlekanych proszków.

Zastosowany w tym badaniu system napawania laserowego. Cały system składa się z czterech podsystemów, a mianowicie systemu sterowania, systemu laserowego, systemu komory spalania oraz systemu dostarczania gazu proszkowego. Cały system pracuje pod kontrolą PLC japońskiej korporacji Mitsubishi. System laserowy składa się z generatora laserowego YLS-3000 i sterowania impulsem lasera impulsowego sx14-012 wyprodukowanego przez IPG Optoelectronics. Wygenerowana energia lasera jest przekazywana do dyszy do napawania laserowego FDH0273 i pomieszczenia o ogniskowej 300 mm w celu uzupełnienia systemu procesu napawania laserowego w robocie przemysłowym m-710 ic/50 i tflw-4000 World Development Report-01-3385 ​​chłodzenie wodą wyposażenie systemowe . Podczas procesu platerowania system dostarczania gazu proszkowego CR-PGF-D-2 wykorzystuje argon jako nośnik i gaz ochronny.

Przed napawaniem laserowym powierzchnię podłoża stalowego ASTM-5140 oczyszczono acetonem. Podczas przygotowywania mieszaniny proszku do napawania laserowego, proszek stali nierdzewnej 316L i proszek SiC zmieszano w młynie kulowym MITR-YXQM-2L przy 400 obr./min przez 30 minut, a następnie suszono w suszarce próżniowej w 80°C przez 30 minut. To badanie wykorzystuje ortogonalną kombinację pięciu czynników i czterech poziomów, z których jeden jest pusty. Pozostałe cztery czynniki to cztery parametry przetwarzania, które mają być badane w tym badaniu, jak pokazano w Tabeli 2. Kompletny projekt eksperymentu czynnikowego będzie wymagał 44 = 256 przebiegów, aby uwzględnić wszystkie kombinacje czterech czynników i projekt czterowarstwowy. Projektowanie Taguchi to eksperymentalna metoda projektowania. W porównaniu z pełnym projektowaniem czynnikowym liczba przebiegów jest zmniejszona, a optymalną kombinację uzyskuje się dzięki macierzy ortogonalnej.

Proces napawania laserowego przeprowadza się zgodnie z ustawieniami w Tabeli 3, a dla każdego przebiegu uzyskuje się jedną próbkę. Po zakończeniu 16 próbek poddano liniowemu cięciu, szlifowaniu i zanurzaniu w wodzie królewskiej w celu późniejszego pomiaru i testowania. Po przygotowaniu próbki zmierzono jej mikrotwardość za pomocą mikrotwardościomierza 402TS (HDNS, Szanghaj, Chiny) i przyłożono siłę 500 g przez 30 sekund. Miejsce pomiaru znajduje się pod warstwą plateru, aby zapewnić dokładność, ponieważ nie do końca stopiony materiał znajduje się na górnej powierzchni warstwy plateru, a dolna warstwa warstwy plateru jest dyfundowana przez pierwiastki Cr i C z podłoża. Użyj wskaźnika zużycia, aby wyjaśnić odporność materiału na zużycie. Stopień ścierania badano za pomocą testera zarysowań o wysokim obciążeniu UMT-2 (Brook, MA, USA), a zarysowania postępowo-zwrotne trwały przez 30 minut. Następnie za pomocą interferometrii światła białego uzyskano trójwymiarową morfologię zarysowanej powierzchni każdej próbki. Następnie uzyskaj ilość zużycia dla każdej próbki.

analiza wariancji

Przed wykonaniem analizy wariancji (ANOVA) wymagany jest test normalności, ponieważ jeśli zbiór danych nie jest zgodny z rozkładem normalnym, mogą wystąpić duże błędy. Minitab 17 wykorzystuje test Andersona-Darlinga do testowania normalności, a gdy wartość p jest większa niż 0.05, ma rozkład normalny. Jak widać na rysunku 2 poniżej, wartości konwersji S/N p mikrotwardości i objętości zużycia w teście Andersona-Darlinga są większe niż 0.05. W związku z tym zweryfikowano rozkład normalny tych dwóch odpowiedzi, a następnie przeprowadzono analizę wariancji.

Analiza zużycia

Wraz ze wzrostem stosunku proszku SiC do materiału zwiększa się współczynnik S/N zużycia. Ponieważ S/N wielkości zużycia można przeliczyć, im mniejsze jest oczekiwane zużycie, tym lepiej, więc S/N wielkości zużycia jest ujemnie skorelowane z rzeczywistą wielkością zużycia. Na fig. 3 wzrost stosunku proszku SiC prowadzi do wzrostu stopnia zużycia S/N, co w rzeczywistości reprezentuje zmniejszenie rzeczywistego stopnia zużycia warstwy kompozytowej. Powszechnie uważa się, że odporność materiału na zużycie jest związana z twardością materiału. Zgodnie z równaniem zużycia Archarda, wielkość zużycia jest ujemnie związana z twardością. Dzięki zwiększeniu proporcji proszku węglika krzemu poprawia się mikrotwardość powłoki, zmniejszając tym samym rzeczywisty obszar kontaktu i tarcia powłoki podczas procesu zarysowania oraz poprawiając odporność powłoki na odkształcenia. Dlatego zmniejsza się zużycie.

na zakończenie

W niniejszej pracy eksperymentalny projekt Taguchi został wykorzystany do zbadania wpływu mocy lasera, prędkości skanowania, przepływu gazu, proporcji proszku SiC i innych czynników na mikrotwardość i objętość zużycia warstwy plateru. Na podstawie konwersji stosunku sygnału do szumu stosuje się metodę analizy relacyjnej szarości w celu uzyskania wielokryterialnej jednoczesnej optymalizacji. Przewidywany zestaw parametrów przetwarzania jest weryfikowany eksperymentalnie. wniosek jak poniżej:

·Tylko analiza mikrotwardości pokazuje, że wpływ na nią ma głównie stosunek proszku węglika krzemu, a wpływ innych parametrów procesu nie jest statystycznie istotny. Wraz ze wzrostem proporcji proszku węglika krzemu wzrasta mikrotwardość warstwy plateru.

·Z analizy samej wielkości zużycia można zauważyć, że głównym czynnikiem wpływającym na wielkość zużycia jest stosunek proszku węglika krzemu, a wpływ innych parametrów procesu nie jest statystycznie istotny. Wraz ze wzrostem stosunku proszku węglika krzemu zmniejsza się wielkość zużycia warstwy plateru.

·Wkład proszku SiC do mikrotwardości i objętości zużycia wynosi odpowiednio 92.08% i 79.39%. Pokazuje, że na mikrotwardość i wielkość zużycia wpływa głównie stosunek proszku węglika krzemu, a inne parametry procesu są mniej dotknięte.

·Za pomocą metody analizy relacyjnej szarości osiągany jest cel maksymalnej mikrotwardości i minimalnego zużycia. Parametry przetwarzania ustawione dla osiągnięcia tego celu to: moc lasera 1800 W, prędkość skanowania 6 mm/s, przepływ gazu 110 L/h, stosunek proszku SiC 30%.

·Przewidywać stopień korelacji szarości i przeprowadzać weryfikację eksperymentalną w analizie wielokryterialnej korelacji szarości. Poziom błędu między wartością przewidywaną a wartością rzeczywistą wynosi 5.3%. Zweryfikowano przydatność analizy relacyjnej szarości w problemach optymalizacji wielokryterialnej.

Link do tego artykułu: 

Nowo wprowadzona technologia napawania laserowego może skutecznie poprawić odporność na zużycie powłok kompozytowych!

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi. Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100.

Warsztat obróbki skrawaniem specjalizująca się w usługach prefabrykacji dla branży budowlanej i transportowej. Możliwości obejmują cięcie plazmowe i tlenowo-paliwowe, Obróbka na miarę, MIG i Niestandardowe aluminiowe urządzenie do precyzyjnego frezowania CNC do spawaniaformowanie rolkowe, montaż, Tokarka do obróbki stali nierdzewnej maszyna cnc wał, ścinanie i Szwajcarskie usługi obróbki CNC. Obsługiwane materiały obejmują węgiel i Pasywacja Części pokrywy do obróbki stali nierdzewnej.

Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z Tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel. Zapraszamy do bezpośredniego kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ).