Tecnologia de reparació de superfícies de màniga de rodatge fosa mitjançant revestiment làser d'alta velocitat

En la producció de làmina d'alumini i laminació, la màniga del rotlle de fosa és la part de treball principal. Quan està en servei, la superfície de la funda de rotlle està sotmesa a la interacció d'alta temperatura i càrrega, que sovint afecta la vida útil i la qualitat de la placa d'alumini a causa de l'aparició primerenca de forats de desgast, esquerdes i desgast. El preu de la funda de rodets pot arribar a centenars de milers de iuans per joc. Si falla massa aviat, sens dubte augmentarà els costos de producció i no és propici per millorar els beneficis econòmics de les empreses de producció. La soldadura de superfície és el mètode de reparació tradicional de la màniga de rotlle, però la seva gran transferència de calor condueix a la deformació de la matriu i afecta l'efecte de reparació. Per resoldre aquest problema, molts experts i estudiosos van proposar el mètode de revestiment làser per reparar la funda del rodet. Com a tecnologia de modificació de superfícies d'alta tecnologia, el revestiment làser té les característiques d'una alta precisió de processament, un petit grau de deformació tèrmica i una menor quantitat de processament de seguiment. Els aliatges a base de cobalt s'utilitzen àmpliament per a l'enfortiment de la superfície del revestiment làser dels materials d'acer a causa de la seva resistència a alta temperatura, duresa i resistència a la fatiga tèrmica.

La tecnologia de revestiment làser d'alta velocitat té les característiques d'una alta eficiència de revestiment, una alta taxa d'utilització de pols i una taxa de dilució ultra baixa, i pot preparar ràpidament capes d'aliatge làser a la superfície de peces de treball giratòries grans en la fase igual de les mànigues del rodet de fosa. La rugositat superficial de la capa de revestiment és baixa, la qual cosa afavoreix el processament posterior, estalviant materials de revestiment i superant els problemes de baixa eficiència i alt cost del revestiment làser convencional. Els paràmetres del procés tenen una gran influència en el rendiment de la capa de revestiment. És la premissa i clau per millorar el rendiment del rodet de colada per preparar la capa de revestiment làser d'alta velocitat amb una qualitat excel·lent optimitzant els paràmetres del procés.

Un cop finalitzat el revestiment de reparació de la superfície, la rugositat de la superfície de la màniga del rotlle de fosa sovint no pot complir els requisits de les condicions de treball reals i s'ha de tornar a processar per la rectificadora i altres processos. Per tant, el gruix i la rugositat superficial de la capa de revestiment esdevenen els índexs clau per avaluar-ne la qualitat. En aquest article, s'ha utilitzat com a matriu l'acer de la màniga de rodet de laminació 32Cr3Mo1V. En primer lloc, es va discutir la influència de diferents paràmetres de procés en el gruix i la rugositat superficial del recobriment a base de cobalt mitjançant un revestiment làser d'alta velocitat. Després de determinar el rang òptim, es van optimitzar els paràmetres òptims del procés mitjançant una prova ortogonal de disseny. Es va analitzar la microestructura i la microduresa del revestiment preparat utilitzant els paràmetres òptims, per tal d'aportar una base experimental i teòrica per a l'exploració d'una tecnologia nova i més eficient per a la reparació de la superfície i l'enfortiment de la màniga del rodet de fosa.

El material base de la prova va ser una funda d'alumini de fosa 32Cr3Mo1V i una funda de rodets de colada de laminador, i el material de revestiment era pols d'aliatge de Co-06 amb una mida de partícula de 15-53μm. La morfologia SEM de la pols es va mostrar a la figura 1 i la composició es va mostrar a la taula 1. Abans del recobriment, la pols es va assecar en un forn d'assecat a 120 graus durant 120 min. Les ratlles de gir i les capes d'òxid de la superfície de la mostra es van eliminar per mòlta mecànica i l'oli es va netejar amb alcohol.

                                                                                                        Fig.1Imatge SEM de la pols de Co-06

Quan la potència del làser és de 2500 W i la velocitat de revestiment és de 15 m/min, el gruix de la capa de revestiment làser d'alta velocitat augmenta amb l'augment de la velocitat d'alimentació de pols dins d'un determinat rang de paràmetres. Com que la taxa d'utilització de la pols pot superar el 90% en el procés de revestiment làser d'ultra alta velocitat, la major part de la pols de revestiment es pot fondre completament per sobre de la peça de treball i injectar-se a la piscina fosa en estat líquid. Amb l'augment de la taxa d'alimentació de pols, s'injecta més pols de revestiment a la piscina de fusió en el temps de la unitat i augmenta el gruix de la capa de revestiment. Però la prova també va trobar que quan s'augmenta la velocitat d'alimentació de la pols a la potència del làser i altres paràmetres no coincideixen, no n'hi ha prou perquè la major part de la pols de revestiment es pugui fondre completament a la part superior de la peça de treball, i la part superior de la peça no fos La pols de revestiment semi-fosa afectarà seriosament la qualitat de formació de la capa de revestiment.

Quan la potència del làser és de 2800 W i la velocitat d'alimentació de pols és de 30 g/min, el gruix de la capa de revestiment disminueix amb l'augment de la velocitat de revestiment dins d'un determinat rang de paràmetres. El motiu és que el revestiment de revestiment làser d'ultra alta velocitat es compon de múltiples capes primes apilades en la direcció del gruix. Quan la taxa de superposició és constant, el gruix de la capa prima determina directament el gruix de la capa de revestiment. Quan augmenta la velocitat de revestiment, la quantitat injectada a la piscina fosa en forma de gotes per unitat de temps disminuirà, reduint així el gruix del recobriment prim i, finalment, el gruix de la capa de revestiment.

Quan la velocitat d'alimentació en pols és de 15 g/min i la velocitat de revestiment és de 15 m/min, no hi ha una correlació òbvia entre el gruix de la capa de revestiment i la potència del làser dins d'un determinat rang de paràmetres. Com que el revestiment làser d'alta velocitat només produeix una piscina fosa ultra fina i mínima a la superfície del substrat, la taxa de dilució és extremadament baixa, la velocitat de potència del làser té poc efecte sobre el substrat i la taxa d'utilització de la velocitat ultra alta. La pols de revestiment làser és molt alta, la quantitat de pols que es pot fondre augmentant la potència del làser és limitada, de manera que la potència del làser no té cap efecte significatiu en el gruix de la capa de revestiment làser d'alta velocitat.

Mitjançant l'observació de la topografia de la superfície macroscòpica de la capa de revestiment, es troba que dins del rang de paràmetres anterior, la topografia de la superfície de la capa de revestiment canvia significativament només quan canvia la velocitat de revestiment. Es troba que quan la velocitat de revestiment arriba als 75 m/min, la forma superficial de la capa de revestiment és pobre i la rugositat és alta, mentre que quan la velocitat de revestiment és de 15 m/min o 25 m/min, la forma de la superfície del La capa de revestiment és millor i la rugositat és baixa al mateix temps.

1. En un determinat rang de paràmetres, el gruix de la capa de revestiment augmenta amb l'augment de la velocitat d'alimentació de pols i disminueix amb l'augment de la taxa de revestiment, i el gruix de la capa de revestiment no té una correlació òbvia amb la potència del làser .

2. Els paràmetres de procés optimitzats són la potència del làser 2500 W, la velocitat d'escaneig 15 m/min i la velocitat d'alimentació de pols 30 g/min. Sota aquests paràmetres de procés, la capa de revestiment pot obtenir un gruix i una microduresa més grans.

3. La microestructura de la capa de revestiment làser d'ultra alta velocitat és uniforme i fina, i hi ha un fenomen evident de delaminació de l'arc. Les regions inferior i mitjana de la capa de revestiment són majoritàriament cristalls columnars que creixen perpendicularment a la línia de fusió de la interfície de la capa de revestiment/matriu o la línia de fusió de la volta, i la direcció de creixement és molt consistent. Hi ha un lleuger engrossiment del gra a la regió de la línia de fusió. La direcció de creixement de les dendrites a la regió superior de la capa de revestiment està relativament desordenada.

4. La microduresa de la capa de revestiment làser d'ultra alta velocitat és significativament superior a la del substrat, la qual cosa afavoreix la millora de la resistència al desgast de la funda del rotlle de fosa.