Лазер белән сүндерү технологиясе өчен яраклы материал төрләрен һәм үзенчәлекләрен анализлау

I. Кара металл материаллары (хәзерге вакытта иң киң таралган кулланылыш)

1. Урта һәм югары углеродлы корыч (углерод күләме 0,3% ~ 0,8%), типик материаллар:

45 корыч (югары сыйфатлы урта углеродлы конструкция корычы), JIS стандартларында, ASTM 1045/080M46 һәм DIN C45 стандартларында S45C дип билгеләнгән, түбәндәге химик составлы премиум-класслы углеродлы конструкция корычы: 0,42-0,50% углерод (C), 0,17-0,37% кремний (Si), 0,50-0,80% марганец (Mn) һәм ≤0,25% хром (Cr). Бу күпкырлы материал салкын/кайнар эшкәртүдә бик яхшы, югары механик үзлекләр, чыгымнарның нәтиҗәлелеге һәм киң кулланылышлылыгы белән аерылып тора, бу аны сәнәгать кушымталарында киң куллана. Ләкин, аның төп чикләүләре түбән катыланучанлыкта, бу аны зур кисемтә үлчәмнәре яки югары төгәллек стандартлары таләп итә торган компонентлар җитештерү өчен яраксыз итә.

T8 корычы: Эвтектоид углеродлы корал корычы, ул сүндерү һәм чыныктырудан соң югары катылык һәм тузуга чыдамлык күрсәтә, ләкин аның түбән кайнар катылык, начар катылык һәм эшкәртү вакытында артык кызу деформациясенә бирешүчәнлек кебек чикләүләре бар. Бу материал GB/T 1298 сериясе стандартларына туры килә, анда углерод күләме 0,75% тан 0,84% ка кадәр, шуңа күрә ул гади формадагы салкын формалаштыручы штамплар һәм кисү кораллары җитештерү өчен яраклы. Чыгару процессы 780-800℃°C температурада су белән суытырга тиеш, ә 250℃°C тан югары температурада чыныктыру үлчәм тотрыклылыгын тәэмин итә. Ләкин, бәрелү йөкләнешенә чыдамлык таләп итә торган кушымталар өчен ул тәкъдим ителми.

65Mn корыч: Җылылык эшкәртү һәм салкын тарту катыруыннан соң югары ныклыкка ия ​​булган, яхшы сыгылмалылык һәм пластиклык бирә торган пружиналы корыч продукт. Бер үк өслек шартларында һәм тулы катыруда аның арыганлык чиге биш төсле эретмә пружиналар белән туры килә. Ләкин, катыручанлыгы начар булу сәбәпле, ул нигездә басымны көйләүче/тизлекне көйләүче пружиналар, көч үлчәүче пружиналар, гомуми механик түгәрәк/турыпочмаклы спираль пружиналар яки кечкенә техника өчен чыбыклы корыч пружиналар кебек кечкенә зурлыктагы пружиналар өчен кулланыла. Катыру эффекты: Өслек катылыгы 55-65 HRC ка җитә, катыланган катлам тирәнлеге 0,2 ~ 1,5 мм, бердәм мартенсит структурасы һәм тузуга чыдамлыгы сизелерлек яхшырган (мәсәлән, 45 корычның тузу вакыты сүндергәннән соң 4-6 тапкыр арта). Тешле тәгәрмәчләр, штифтлар һәм вал компонентлары өчен яраклы. Механизм: Җитәрлек углерод күләме мул мартенсит барлыкка китерә, ул тиз лазер җылыту вакытында тулы аустенитизациягә дучар була һәм үз-үзен суыту аша тулы фаза трансформациясенә ирешә.

2. Корычтан эшләнгән корыч (Cr, Ni, Mo һәм башка элементлар өстәгез), типик материаллар:

40Cr: (40Cr GB3077дә билгеләнгәнчә "эретмә конструкцияле корыч" категориясенә керә. Бу корыч 0,37%-0,44% углеродтан тора, бу 45 корычтан бераз түбәнрәк, Si һәм Mn чагыштырмача күп. Аның составында 0,80%-1,10% Cr бар. Кайнар җәелгән кулланылышта бу 1% Cr күләме, нигездә, нәтиҗәсез, чөнки ике сорт та охшаш механик үзлекләр күрсәтә. 40Cr 45 корычның яртысы гына арзанрак булуын исәпкә алганда, икътисади карашлар еш кына мөмкин булганда 45 корыч куллануга китерә.

35CrMo: 35CrMo - GB/T 3077-2015 стандартларына туры килә торган, немец стандарты 1.7220, Британия стандарты 708A37, француз стандарты 35CD4 һ.б. таләпләренә туры килә торган, эретмә конструкцияле корыч (эретмә белән сүндерелгән һәм чыныктырылган корыч) өчен спецификация коды. Аның углерод эквиваленты 0,72% тәшкил итә, алдан җылыту чараларын таләп итә торган начар эретеп ябыштыру сәләте. Бу корыч югары статик ныклык һәм бәрелү чыдамлыгы күрсәтә, тарту ныклыгы ≥985MPa һәм акрынлык ныклыгы ≥835MPa, 500℃ кадәр озак вакытлы эшләү температурасына чыдам. Ул прокат станокларында редукторлар, идәнле вальләр, тоташтыручы таяклар һәм пар турбинасы шпиндельләре кебек югары йөкләнешле механик компонентлар җитештерү өчен яраклы.

20CrMnTi: 0,17% -0,24% углеродлы карбюрланган корыч, гадәттә автомобиль җитештерүендә трансмиссия тешле тәгәрмәчләр өчен кулланыла. Уртача катыручан карбюрланган корыч (Cr-Mn-Ti) буларак, ул югары түбән температурадагы бәрелү ныклыгын саклап калып, гаҗәеп катыланучанлык күрсәтә. Өслек карбюрациясе белән катыру өчен махсус эшләнгән бу корыч минималь деформация һәм күренекле арыганлыкка чыдамлык белән бик яхшы эшкәртүчәнлек күрсәтә. Аның төп кулланылышына вал компонентлары, поршень детальләре һәм автомобильләр һәм очкычлар өчен махсуслаштырылган компонентлар җитештерү керә.

Сүндерү эффекты: Катылык 60 ~ 70 HRC га җитә ала, катырылган катлам тирәнлеге 0.3 ~ 2 мм, эретмә элементлары катыланучанлыкны һәм коррозиягә чыдамлыкны яхшырта (мәсәлән, 35CrMo тешле машиналар сүндергәннән соң ару көчен 30% ка арттыра).

Искәрмә: Югары эретмә күләме лазерның сеңү тизлеген киметергә мөмкин, шуңа күрә энергия сеңү нәтиҗәлелеген кара төскә үзгәртү (мәсәлән, фосфатлау һәм каплау) аша арттырырга кирәк.

3. Чуен (соры чуен, сыгылмалы чуен), типик материаллар:

HT300: перлит төрендәге югары ныклыктагы соры чуен, GB 9439-88 милли стандартын гамәлгә ашыра, аның "HT" исеме соры чуенны аңлата, "300" 30 мм диаметрлы сынау таякчыгының минималь тарту ныклыгы 300 МПа булуын күрсәтә.

QT600-3: QT600-3 - перлит корпуслы сыгылмалы тимер, урта һәм югары ныклыкка, уртача ныклыкка һәм пластиклыкка, югары комплекслы эшчәнлеккә, яхшы тузуга чыдамлыкка һәм тибрәнүне басуга, яхшы кою процессы үзенчәлекләренә ия. Ул төрле җылылык эшкәртү аша үз үзенчәлекләрен үзгәртә ала.

Сүндерү эффекты: Өслек катылыгы 45 ~ 55 HRC га җитә ала, катыланган катлам тирәнлеге 0,1 ~ 0,8 мм, һәм мартенсит + калдык аустенит структурасы графит фазасы тирәсендә формалаша, бу тартуга каршы тору сәләтен арттыра (мәсәлән, станок коралы юнәлеш бирүче рельсының ышкылу коэффициенты сүндергәннән соң 20% ка кими).

II. Төсле металлар һәм аларның эретмәләре (кулланылыш өлкәләре барлыкка килә)

1. Титан эретмәсе (Ti-6Al-4V һ.б.)

Титан эретмәсе титан һәм башка металлардан ясалган төрле эретмәләрне аңлата. Титан - 1950 елларда эшләнгән мөһим структураль металл, титан эретмәсе ныклыгы, коррозиягә чыдамлыгы һәм югары җылылыкка чыдамлыгы белән аерылып тора.

Катыру үзенчәлекләре: Лазер белән җылыту өслектә артык туендырылган мартенсит барлыкка килүенә ярдәм итә, һәм катылык 300 HV дан 500 ~ 600 HV га кадәр арта, шул ук вакытта яхшы ныклык саклана (авиа-двигатель пычагын ныгыту өчен яраклы).

  Техник кыенлыклар: титан эретмәсе югары лазер чагылышлылыгына ия (якынча 70%), шуңа күрә өслекне алдан эшкәртү (мәсәлән, ком белән эшкәртү) яки ультрафиолет лазер (дулкын озынлыгы 355 нм, чагылышлылыгы 30% тан түбән) кулланылырга тиеш.

2. Алюминий эретмәсе (2xxx сериясе, 7xxx сериясе)

Бу - бакыр, кремний, магний, цинк һәм марганец кебек өстәмә элементларны үз эченә алган алюминий нигезендәге эретмә материалы. Элементлар нисбәтен көйләү аша ул сәнәгать саф алюминий һәм алюминий-бакыр эретмәләрен үз эченә алган 1XXX - 8XXX серияләрен барлыкка китерә. Аның халәт код системасы F (ирекле эшкәртү) һәм O (яхтыру) кебек биш төп халәткә нигезләнгән, T6 кебек җентекле кодлар ныклык һәм коррозиягә чыдамлык үзенчәлекләрен төгәл контрольдә тотарга мөмкинлек бирә.

Сүндерү механизмы: Каты эремәнең ныгытылуы лазерны тиз җылыту юлы белән ирешелә, һәм үз-үзен суытудан соң метастабиль чөкмә фаза барлыкка килә (мәсәлән, 7075 алюминий эретмәсенең катылыгы сүндергәннән соң 150 HV дан 220 HV га кадәр арта).

Кушымта чикләүләре: алюминий эретмәсе көчле җылылык үткәрүчәнлегенә ия (җылылык үткәрүчәнлеге якынча 200 Вт/м К), җылыту нәтиҗәлелеген тәэмин итү өчен югары куәтле лазер (≥2 кВт) кирәк, һәм җылылык көчәнеше деформациясен тудыру җиңел.

3. Калай эретмәләре (латунь, бронза)

Бу - бер яки берничә өстәмә элементлы саф бакырдан торган эретмә. Кулланылышы: Тузуга чыдам компонентларның (мәсәлән, подшипниклар, клапаннар) өслек катылыгы. Лазер белән сүндергәннән соң, өслек нанокристалл структура барлыкка китерә, катылыкны 15% тан 30% ка кадәр арттыра. Ләкин, бакыр матрицасының йомшаруын булдырмас өчен, җылыту температурасын контрольдә тотарга кирәк.

III. Махсус функциональ материаллар

1. Порошок металлургиясе материаллары (мәсәлән, тимер һәм бакыр нигезендәге порошок металлургия компонентлары) Өстенлекләре: Күзәнәкле структура майлау маен саклый ала, лазер белән сүндергәннән соң өслек тыгызлана. Катылык 20-30 HRC дан 50-55 HRC га кадәр арта, бу аларны үз-үзен майлаучы подшипниклар өчен яраклы итә.

2. Өслек каплау материаллары (мәсәлән, термик сиптергеч каплаулар һәм каплау катламнары) Гадәти кулланылыш: Углеродлы корыч өслекләренә сиптерелгән WC-Co каплауларын лазер белән сүндергәннән соң, "мартенсит матрицасы + цементланган карбид фазасы" композит структурасы барлыкка килә, бу 1000 HV тан артык катылыкка ирешә. Бу материаллар тау техникасының тузуга чыдам компонентларында кулланыла.

IV. Лазер белән сүндерү өчен яраксыз материаллар

Түбән углеродлы корыч (углерод күләме Углерод күләме җитәрлек булмау сәбәпле, мартенсит трансформациясе минималь, бу катыру эффектларының начар булуына китерә (катылык артуы

Саф аустенитлы дат басмас корыч (мәсәлән, 316L): Мартенсит трансформацияләү сәләте юк. Лазер белән җылыту эшнең катылыгын чикләнгән дәрәҗәдә яхшырту белән генә катуга китерә (якынча 15% -20%).