Lazerli söndürme texnologiyasi uchun mos material turlari va xususiyatlarini tahlil qilish

I. Qora metall materiallari (hozirda eng keng tarqalgan qo'llanilish sohasi)

1. O'rta va yuqori uglerodli po'lat (uglerod miqdori 0,3% ~ 0,8%), odatiy materiallar:

45 po'lat (yuqori sifatli o'rta uglerodli konstruktiv po'lat), JIS standartlarida, ASTM 1045/080M46 va DIN C45 da S45C sifatida belgilangan bo'lib, quyidagi kimyoviy tarkibga ega bo'lgan yuqori sifatli uglerodli konstruktiv po'latdir: 0,42-0,50% uglerod (C), 0,17-0,37% kremniy (Si), 0,50-0,80% marganets (Mn) va ≤0,25% xrom (Cr). Ushbu ko'p qirrali material ajoyib sovuq/issiq ishlov berish qobiliyatini, yuqori mexanik xususiyatlarini, tejamkorligini va keng mavjudligini namoyish etadi, bu esa uni sanoat qo'llanmalarida keng qo'llanilishini ta'minlaydi. Biroq, uning asosiy cheklovi past qattiqlashuvda bo'lib, uni katta kesim o'lchamlari yoki yuqori aniqlik standartlarini talab qiladigan komponentlarni ishlab chiqarish uchun yaroqsiz holga keltiradi.

T8 po'lati: Evtektoid uglerodli asbob po'lati bo'lib, u so'ndirish va chiniqtirishdan keyin yuqori qattiqlik va aşınmaya bardoshlilikni namoyon etadi, ammo uning past issiq qattiqlashuvi, yomon qattiqlashuvi va ishlov berish paytida haddan tashqari qizib ketish deformatsiyasiga moyilligi kabi cheklovlari mavjud. Ushbu material GB/T 1298 seriyali standartlariga mos keladi, uglerod miqdori 0,75% dan 0,84% gacha bo'lib, uni oddiy shakldagi sovuq shakllantiruvchi qoliplar va kesish asboblarini ishlab chiqarish uchun moslashtiradi. Söndürme jarayoni 780-800℃°C da suv bilan sovutishni talab qiladi, 250℃°C dan yuqori haroratda chiniqtirish esa o'lchovli barqarorlikni ta'minlaydi. Biroq, zarba yukiga chidamlilikni talab qiladigan ilovalar uchun tavsiya etilmaydi.

65Mn po'lat: Issiqlik bilan ishlov berish va sovuq tortish qattiqlashuvidan keyin yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan, yaxshi moslashuvchanlik va plastiklikni ta'minlaydigan prujinali po'lat mahsulot. Bir xil sirt sharoitlari va to'liq qattiqlashuv sharoitida uning charchoq chegarasi besh rangli qotishma prujinalarning charchoq chegarasiga mos keladi. Biroq, qattiqlashuvning yomonligi tufayli u asosan bosimni sozlash/tezlikni tartibga soluvchi prujinalar, kuch o'lchaydigan prujinalar, umumiy mexanik dumaloq/to'rtburchak spiral prujinalar yoki kichik mashinalar uchun simli tortilgan po'lat prujinalar kabi kichik o'lchamli prujinalar uchun ishlatiladi. Qattiqlashuv effekti: Sirt qattiqligi 55-65 HRC ga etadi, qattiqlashgan qatlam chuqurligi 0,2 ~ 1,5 mm, bir xil martensit tuzilishi va sezilarli darajada yaxshilangan aşınma qarshiligi bilan ajralib turadi (masalan, 45 po'latning aşınma muddati söndürmeden keyin 4-6 marta oshadi). Redüktörler, pinlar va val komponentlari uchun mos keladi. Mexanizm: Yetarli uglerod miqdori ko'p miqdorda martensit hosil qiladi, u tez lazerli isitish paytida to'liq ostenitizatsiyadan o'tadi va o'z-o'zini sovutish orqali to'liq fazaviy o'zgarishga erishadi.

2. Qotishma strukturaviy po'lat (Cr, Ni, Mo va boshqa elementlarni qo'shing), odatiy materiallar:

40Cr: (40Cr GB3077 da belgilanganidek, "qotishma konstruktiv po'lat" toifasiga kiradi. Bu po'lat tarkibida 0,37%-0,44% uglerod mavjud bo'lib, bu 45 po'latdan biroz pastroq, Si va Mn miqdori esa o'xshash. U tarkibida 0,80%-1,10% Cr mavjud. Issiq prokatlangan qo'llanmalarda bu 1% Cr miqdori asosan samarasiz, chunki ikkala nav ham o'xshash mexanik xususiyatlarni namoyish etadi. 40Cr 45 po'latdan ikki baravar arzon ekanligini hisobga olsak, iqtisodiy mulohazalar ko'pincha iloji bo'lsa, uning o'rniga 45 po'latdan foydalanishga olib keladi.)

35CrMo: 35CrMo - bu qotishma konstruktsiyali po'lat (qotishma bilan so'ndirilgan va temperlangan po'lat) uchun texnik kodi bo'lib, Germaniya standarti 1.7220, Britaniya standarti 708A37, Fransiya standarti 35CD4 va boshqalarga mos keladi va GB/T 3077-2015 talablariga javob beradi. Uning uglerod ekvivalenti 0,72% ga teng, payvandlash qobiliyati past, oldindan qizdirish choralarini talab qiladi. Ushbu po'lat yuqori statik mustahkamlik va zarbaga chidamlilikni namoyish etadi, cho'zilish kuchi ≥985MPa va oqim kuchi ≥835MPa bo'lib, 500 ℃ gacha uzoq muddatli ish haroratiga bardosh bera oladi. U prokat tegirmonlarida reduktorlar, krank millari, tutashtiruvchi sterjenlar va bug 'turbinasi shpindellari kabi yuqori yuklangan mexanik komponentlarni ishlab chiqarish uchun javob beradi.

20CrMnTi: Uglerod miqdori 0,17% -0,24% bo'lgan karbürizlangan po'lat bo'lib, odatda avtomobil ishlab chiqarishda transmissiya viteslari uchun ishlatiladi. O'rtacha qattiqlashuvchi karbürizlangan po'lat (Cr-Mn-Ti) sifatida u yuqori past haroratli zarba chidamliligini saqlab qolish bilan birga ajoyib qattiqlashishni namoyish etadi. Sirt karbürizasyon qattiqlashishi uchun maxsus ishlab chiqilgan bu po'lat minimal deformatsiya va ajoyib charchoqqa chidamlilik bilan ajoyib ishlov berish qobiliyatini namoyish etadi. Uning asosiy qo'llanilishi avtomobillar va samolyotlar uchun val komponentlari, piston qismlari va ixtisoslashgan komponentlarni ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi.

Söndürme effekti: Qattiqligi 60 ~ 70 HRC ga yetishi mumkin, qattiqlashtirilgan qatlam chuqurligi 0,3 ~ 2 mm, qotishma elementlari qattiqlashishi va korroziyaga chidamliligini oshiradi (masalan, 35CrMo tishli qutining charchoq kuchi 30% ga oshgan).

Eslatma: Yuqori qotishma miqdori lazerning yutilish tezligini pasaytirishi mumkin, shuning uchun qorayish jarayoni (masalan, fosfatlash va qoplama) orqali energiya yutilish samaradorligini oshirish kerak.

3. Quyma temir (kulrang quyma temir, egiluvchan quyma temir), odatiy materiallar:

HT300: Yuqori kuchli kulrang quyma temirning pearlit turi bo'lib, GB 9439-88 milliy standartini joriy etadi, uning nomi "HT" kulrang quyma temirni anglatadi, "300" 30 mm diametrli sinov sterjenining minimal cho'zilish kuchi 300MPa ekanligini bildiradi.

QT600-3: QT600-3 - bu o'rta va yuqori mustahkamlik, o'rtacha qattiqlik va plastiklik, yuqori kompleks ishlash, yaxshi aşınma qarshiligi va tebranish suspenziyasi, yaxshi quyish jarayoni xususiyatlariga ega bo'lgan pearlitik korpusli egiluvchan temir. U turli xil issiqlik bilan ishlov berish orqali o'z xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin.

Söndürme effekti: sirt qattiqligi 45 ~ 55 HRC ga yetishi mumkin, qattiqlashgan qatlam chuqurligi 0,1 ~ 0,8 mm ga etadi va martensit + qoldiq ostenit tuzilishi grafit fazasi atrofida hosil bo'ladi, bu esa silliqlashga qarshi qobiliyatni oshiradi (masalan, söndürmeden keyin mashina asboblari yo'riqnomasining ishqalanish koeffitsienti 20% ga kamayadi).

II. Rangli metallar va ularning qotishmalari (rivojlanayotgan qo'llanilish sohalari)

1. Titan qotishmasi (Ti-6Al-4V va boshqalar)

Titan qotishmasi titan va boshqa metallardan tayyorlangan turli xil qotishmalarni anglatadi. Titan 1950-yillarda ishlab chiqilgan muhim strukturaviy metall bo'lib, titan qotishmasining mustahkamligi, korroziyaga chidamliligi va yuqori issiqlikka chidamliligi bilan ajralib turadi.

Qattiqlashuv xususiyatlari: Lazerli isitish sirtda super to'yingan martensit hosil bo'lishiga yordam beradi va qattiqlik 300 HV dan 500 ~ 600 HV gacha oshiriladi, shu bilan birga yaxshi mustahkamlikni saqlaydi (aerodinamik pichoqlarni mustahkamlash uchun mos).

  Texnik qiyinchilik: titan qotishmasi yuqori lazer aks ettirish qobiliyatiga ega (taxminan 70%), shuning uchun sirtni oldindan ishlov berish (masalan, qum bilan tozalash) yoki ultrabinafsha lazer (to'lqin uzunligi 355 nm, aks ettirish qobiliyati 30% dan past) dan foydalanish kerak.

2. Alyuminiy qotishmasi (2xxx seriyasi, 7xxx seriyasi)

Bu mis, kremniy, magniy, rux va marganets kabi qo'shimcha elementlarni o'z ichiga olgan alyuminiy asosidagi qotishma materialidir. Element nisbatlarini sozlash orqali u sanoat sof alyuminiy va alyuminiy-mis qotishmalarini qamrab oluvchi 1XXX dan 8XXX gacha seriyalarni hosil qiladi. Uning holat kod tizimi F (erkin ishlov berish) va O (yumshatish) kabi beshta asosiy holatga asoslangan bo'lib, T6 kabi batafsil kodlar mustahkamlik va korroziyaga chidamlilik xususiyatlarini aniq boshqarish imkonini beradi.

Söndürme mexanizmi: Qattiq eritmaning mustahkamlanishi lazerni tez qizdirish orqali amalga oshiriladi va metastabil cho'kma fazasi o'z-o'zidan sovigandan so'ng hosil bo'ladi (masalan, 7075 alyuminiy qotishmasining qattiqligi sovigandan keyin 150 HV dan 220 HV gacha ko'tariladi).

Ilova cheklovlari: Alyuminiy qotishmasi kuchli issiqlik o'tkazuvchanligiga ega (issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan 200 Vt/m K), isitish samaradorligini ta'minlash uchun yuqori quvvatli lazer (≥2 kVt) talab qilinadi va issiqlik kuchlanishining deformatsiyasini hosil qilish oson.

3. Qalay qotishmalari (jez, bronza)

Bu bir yoki bir nechta qo'shimcha elementlarga ega sof misdan tashkil topgan qotishma. Qo'llanilishi: Aşınmaya bardoshli komponentlarning (masalan, podshipniklar, klapanlar) sirt qattiqlashishi. Lazer bilan söndürmeden so'ng, sirt nanokristalli struktura hosil qiladi, bu esa qattiqlikni 15% dan 30% gacha oshiradi. Biroq, mis matritsasining yumshashining oldini olish uchun isitish haroratini nazorat qilish kerak.

III. Maxsus funktsional materiallar

1. Kukunli metallurgiya materiallari (masalan, temir va mis asosidagi kukunli metallurgiya komponentlari) Afzalliklari: G'ovakli struktura moylash moyini saqlashi mumkin, lazer bilan söndürmeden keyin sirt zichroq bo'ladi. Qattiqlik 20-30 HRC dan 50-55 HRC gacha ko'tariladi, bu ularni o'z-o'zini moylaydigan podshipniklar uchun mos qiladi.

2. Sirt qoplama materiallari (masalan, termal purkash qoplamalari va qoplama qatlamlari) Odatda qo'llanilishi: Uglerodli po'lat sirtlariga purkalgan WC-Co qoplamalarini lazer bilan susaytirishdan so'ng, "martensit matritsasi + sementlangan karbid fazasi" kompozit strukturasi hosil bo'ladi va 1000 HV dan ortiq qattiqlikka erishadi. Ushbu materiallar konchilik mashinalarining aşınmaya bardoshli komponentlarida qo'llaniladi.

IV. Lazerli söndürme uchun yaroqsiz materiallar

Kam uglerodli po'lat (uglerod miqdori Uglerod miqdori yetarli emasligi sababli, martensit transformatsiyasi minimal bo'lib, natijada qattiqlashuv effektlari yomonlashadi (qattiqlikning oshishi

Sof ostenitik zanglamaydigan po'lat (masalan, 316L): Martensit transformatsiyasi qobiliyatiga ega emas. Lazerli isitish faqat cheklangan qattiqlik yaxshilanishi bilan ishning qattiqlashishiga olib keladi (taxminan 15% -20%).