Лазердик өчүрүү технологиясына ылайыктуу материалдын түрлөрүн жана мүнөздөмөлөрүн талдоо

I. Кара металл материалдары (учурда эң кеңири таралган колдонуу)

1. Орто жана жогорку көмүртектүү болот (көмүртектин курамы 0,3% ~ 0,8%), типтүү материалдар:

45 болот (жогорку сапаттагы орто көмүртектүү конструкциялык болот), JIS, ASTM 1045/080M46 жана DIN C45 стандарттарында S45C катары белгиленген, төмөнкү химиялык курамы бар жогорку сапаттагы көмүртектүү конструкциялык болот: 0,42-0,50% көмүртек (C), 0,17-0,37% кремний (Si), 0,50-0,80% марганец (Mn) жана ≤0,25% хром (Cr). Бул ар тараптуу материал муздак/ысык иштетүүгө эң сонун жөндөмдүүлүгүн, жогорку механикалык касиеттерин, үнөмдүүлүгүн жана кеңири жеткиликтүүлүгүн көрсөтөт, бул аны өнөр жайлык колдонмолордо кеңири колдонууга мүмкүндүк берет. Бирок, анын негизги чектөөсү катуулугунун төмөндүгүндө жатат, бул аны чоң кесилиш өлчөмдөрүн же жогорку тактык стандарттарын талап кылган компоненттерди өндүрүү үчүн жараксыз кылат.

T8 болот: Эвтектоиддик көмүртектүү аспап болоту, чыңалуудан жана чыңалуудан кийин жогорку катуулукту жана эскирүүгө туруктуулукту көрсөтөт, бирок анын ысыкта катуулануусу төмөн, катуулануусу начар жана иштетүү учурунда ысып кетүү деформациясына сезгичтиги сыяктуу кемчиликтери бар. Бул материал GB/T 1298 сериясындагы стандарттарга жооп берет, көмүртектин курамы 0,75% дан 0,84% га чейин, бул аны жөнөкөй формадагы муздак форма берүүчү калыптарды жана кесүүчү шаймандарды жасоого ылайыктуу кылат. Чыңалуу процесси 780-800℃°C температурада суу менен муздатууну талап кылат, ал эми 250℃°C жогору температурада чыңалуу өлчөмдүү туруктуулукту камсыз кылат. Бирок, соккуга туруктуулукту талап кылган колдонмолор үчүн сунушталбайт.

65Mn болот: Жылуулук менен иштетүүдөн жана муздак тартуу менен катуулангандан кийин жогорку бекемдикке ээ болгон, жакшы ийкемдүүлүктү жана пластикалыкты камсыз кылган пружиналуу болоттон жасалган буюм. Бирдей беттик шарттарда жана толук катууланганда, анын чарчоо чеги беш түстүү эритме пружиналарынын чарчоо чеги менен дал келет. Бирок, начар катуулангандыктан, ал негизинен басымды жөнгө салуучу/ылдамдыкты жөнгө салуучу пружина, күчтү өлчөөчү пружина, жалпы механикалык тегерек/тик бурчтуу спираль пружина же чакан техника үчүн зым менен тартылган болот пружиналары сыяктуу кичинекей өлчөмдөгү пружиналарда колдонулат. Катуулоо эффектиси: Беттин катуулугу 55-65 HRCге жетет, катууланган катмардын тереңдиги 0,2~1,5 мм, бирдей мартенситтик түзүлүшкө жана эскирүүгө туруктуулугун бир кыйла жакшыртат (мисалы, 45 болоттун эскирүү мөөнөтү чыңалгандан кийин 4-6 эсеге көбөйөт). Тиштүү дөңгөлөктөр, төөнөгүчтөр жана вал компоненттери үчүн ылайыктуу. Механизми: Көмүртектин жетиштүү курамы мол мартенситти түзөт, ал тез лазердик ысытуу учурунда толук аустениттештирүүгө дуушар болот жана өзүн-өзү муздатуу менен өчүрүү аркылуу толук фазалык трансформацияга жетишет.

2. Курулуш болоттон жасалган эритме (Cr, Ni, Mo жана башка элементтерди кошуңуз), типтүү материалдар:

40Cr: (40Cr GB3077де аныкталгандай "эритме конструкциялык болот" категориясына кирет. Бул болоттун курамында 0,37%-0,44% көмүртек бар, бул 45 болоттон бир аз төмөн, Si жана Mn курамы окшош. Анын курамында 0,80%-1,10% Cr бар. Ысык жайылган колдонмолордо бул 1% Cr курамы негизинен натыйжасыз, анткени эки сорт тең окшош механикалык касиеттерди көрсөтөт. 40Cr 45 болоттун баасынан эки эсе арзан экенин эске алганда, экономикалык себептерден улам, мүмкүн болсо, анын ордуна 45 болотту колдонууга алып келет.)

35CrMo: 35CrMo - бул GB/T 3077-2015 стандартына ылайык, немис 1.7220, британ 708A37, француз 35CD4 ж.б. стандарттарына туура келген, эритме конструкциялык болоттун (эритме менен күйгүзүлгөн жана чыңалган болот) спецификация коду. Анын көмүртек эквиваленти 0,72%, начар ширетүүчүлүгү алдын ала ысытуу чараларын талап кылат. Бул болот жогорку статикалык бекемдикке жана соккуга туруктуулукка ээ, созулууга ≥985MPa жана ичүүгө ≥835MPa, 500℃ чейин узак мөөнөттүү иштөө температурасына туруштук бере алат. Ал прокат станокторунда редукторлор, коленвалдар, туташтыргыч стержендер жана буу турбинасы шпинделдери сыяктуу жогорку жүктөмдүү механикалык компоненттерди өндүрүү үчүн ылайыктуу.

20CrMnTi: Көмүртек курамы 0,17%-0,24% болгон карбюраторлуу болот, ал көбүнчө автомобиль өндүрүшүндө трансмиссиялык тиштүү дөңгөлөктөр үчүн колдонулат. Орточо катууланган карбюраторлуу болот (Cr-Mn-Ti) катары, ал төмөнкү температурадагы соккуга туруктуулукту сактоо менен бирге өзгөчө катууланууну көрсөтөт. Беттик карбюрациялоо үчүн атайын иштелип чыккан бул болот минималдуу деформация жана чарчоого туруктуулук менен эң сонун иштетүүгө жөндөмдүү. Анын негизги колдонулушуна вал компоненттерин, поршень тетиктерин жана автомобильдер жана учактар ​​үчүн атайын компоненттерди өндүрүү кирет.

Суу басуучу таасир: Катуулугу 60 ~ 70 HRCге жетиши мүмкүн, катууланган катмардын тереңдиги 0.3 ~ 2 мм, эритме элементтеринин катуулануусу жана коррозияга туруктуулугу жакшырат (мисалы, 35CrMo тиштүү дөңгөлөктөрдүн чарчоо күчү 30% га жогорулаган).

Эскертүү: Жогорку эритме курамы лазердин сиңүү ылдамдыгын төмөндөтүшү мүмкүн, андыктан карартуу менен иштетүү (мисалы, фосфаттоо жана каптоо) аркылуу энергияны сиңирүү натыйжалуулугун жогорулатуу зарыл.

3. Чоюн (боз чоюн, ийкемдүү чоюн), типтүү материалдар:

HT300: перлит түрүндөгү жогорку бекемдиктеги боз чоюн болуп саналат, GB 9439-88 улуттук стандартын ишке ашырат, анын аталышы "HT" боз чоюнду билдирет, "300" диаметри 30 мм сыноо таякчасынын минималдуу созулуш күчү 300 МПа экенин билдирет.

QT600-3: QT600-3 - бул орто жана жогорку бекемдикке, орточо катуулукка жана пластикага, жогорку комплекстүү иштөөгө, жакшы эскирүүгө туруктуулукка жана титирөөнү басууга, жакшы куюу процессинин мүнөздөмөлөрүнө ээ болгон перлиттик корпустуу ийкемдүү темир. Ал ар кандай жылуулук иштетүүлөрү аркылуу өзүнүн касиеттерин өзгөртө алат.

Суу басуучу таасир: бетинин катуулук 45 ~ 55 HRC жетиши мүмкүн, катууланган катмардын тереңдиги 0,1 ~ 0,8 мм, ал эми мартенсит + калдык аустенит структурасы графит фазасынын айланасында пайда болот, бул майдалоого каршы жөндөмдү жогорулатат (мисалы, станоктун жетектөөчү рельсинин чыңалуудан кийинки сүрүлүү коэффициенти 20% га төмөндөйт).

II. Түстүү эмес металлдар жана алардын эритмелери (өнүгүп келе жаткан колдонуу тармактары)

1. Титан эритмеси (Ti-6Al-4V ж.б.)

Титан эритмеси титан жана башка металлдар менен жасалган ар кандай эритмелерди билдирет. Титан 1950-жылдары иштелип чыккан маанилүү структуралык металл болуп саналат, титан эритмесинин бекемдиги, коррозияга туруктуулугу жана жогорку ысыкка туруктуулугу менен айырмаланат.

Катуулануунун мүнөздөмөлөрү: Лазердик жылытуу бетинде өтө каныккан мартенситтин пайда болушуна өбөлгө түзөт жана катуулук жакшы бекемдикти сактоо менен 300 HVден 500 ~ 600 HVге чейин жогорулайт (авиациялык кыймылдаткычтын бычагын бекемдөө үчүн ылайыктуу).

  Техникалык кыйынчылык: титан эритмеси жогорку лазердик чагылдыруу жөндөмдүүлүгүнө ээ (болжол менен 70%), ошондуктан бетти алдын ала иштетүү (мисалы, кум менен тазалоо) же ультрафиолет лазерин (толкун узундугу 355 нм, чагылдыруу жөндөмдүүлүгү 30% дан төмөн) колдонуу керек.

2. Алюминий эритмеси (2xxx сериясы, 7xxx сериясы)

Бул жез, кремний, магний, цинк жана марганец сыяктуу кошумча элементтерди камтыган алюминий негизиндеги эритме материалы. Элементтердин катышын тууралоо аркылуу ал өнөр жайлык таза алюминий жана алюминий-жез эритмелерин камтыган 1XXXден 8XXXге чейинки серияларды түзөт. Анын абал коду системасы F (эркин иштетүү) жана O (күйгүзүү) сыяктуу беш негизги абалга негизделген, ал эми T6 сыяктуу деталдуу коддор бекемдиктин жана коррозияга туруктуулуктун касиеттерин так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.

Суу өчүрүү механизми: Катуу эритменин бекемделиши лазерди тез ысытуу менен жетишилет, ал эми метастабилдүү чөкмө фаза өзүн-өзү муздаткандан кийин пайда болот (мисалы, 7075 алюминий эритмесинин катуулугу чыңалгандан кийин 150 HVден 220 HVге чейин жогорулайт).

Колдонмонун чектөөлөрү: Алюминий эритмеси күчтүү жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ (жылуулук өткөрүмдүүлүгү болжол менен 200 Вт/м К), жылытуунун натыйжалуулугун камсыз кылуу үчүн жогорку кубаттуулуктагы лазер (≥2 кВт) талап кылынат жана жылуулук стрессинин деформациясын пайда кылуу оңой.

3. Калай эритмелери (жез, коло)

Бул бир же бир нече кошумча элементтери бар таза жезден турган эритме. Колдонулушу: Эскирүүгө туруктуу компоненттердин (мисалы, подшипниктер, клапандар) беттик катууланышы. Лазер менен чыңалуудан кийин, бет нанокристаллдык түзүлүштү пайда кылып, катуулугун 15% дан 30% га чейин жогорулатат. Бирок, жез матрицасынын жумшарышына жол бербөө үчүн ысытуу температурасын көзөмөлдөө керек.

III. Атайын функционалдык материалдар

1. Порошок металлургия материалдары (мисалы, темир жана жез негизиндеги порошок металлургиялык компоненттер) Артыкчылыктары: Көзөнөктүү түзүлүш майлоочу майды сактай алат, ал эми лазер менен чыңалгандан кийин бети тыгызыраак болот. Катуулук 20-30 HRCден 50-55 HRCге чейин жогорулайт, бул аларды өзүн-өзү майлоочу подшипниктерге ылайыктуу кылат.

2. Беттик каптоочу материалдар (мисалы, термикалык чачыраткыч каптоолор жана каптоочу катмарлар) Типтүү колдонулушу: Көмүртектүү болоттун беттерине чачылган WC-Co каптоолорун лазер менен чыңагандан кийин, "мартенсит матрицасы + цементтелген карбид фазасы" композиттик түзүлүшү пайда болуп, 1000 HV ашкан катуулукка жетишилет. Бул материалдар тоо-кен техникасынын эскирүүгө туруктуу компоненттеринде колдонулат.

IV. Лазердик өчүрүү үчүн жараксыз материалдар

Төмөн көмүртектүү болот (көмүртектин курамы Көмүртектин жетишсиздигинен улам, мартенситтик трансформация минималдуу болуп, катуулануунун начар таасирине алып келет (катуулуктун жогорулашы

Таза аустениттик дат баспас болот (мисалы, 316L): Мартенситтик трансформациялоо мүмкүнчүлүгү жок. Лазердик жылытуу жумуштун катуулугун чектелүү түрдө жогорулатуу менен гана катуулантат (болжол менен 15% -20%).