Để cải thiện hiệu suất của lớp ốp, nghiên cứu này sử dụng thiết kế Taguchi để nghiên cứu ảnh hưởng của công suất laser, tốc độ quét, dòng khí và tỷ lệ bột SiC đến độ cứng siêu nhỏ và khối lượng mòn của lớp ốp.

Kết quả cho thấy tỷ lệ bột SiC là yếu tố chính ảnh hưởng đến độ cứng và độ mòn vi mô của lớp ốp. Sự đóng góp của tỷ lệ bột cacbua silic vào độ cứng siêu nhỏ và khối lượng mòn lần lượt là 92.08% và 79.39%. Thông qua chuyển đổi tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và phân tích tương quan xám, tối ưu hóa đa mục tiêu được thực hiện.

Công nghệ ốp laze mới ra mắt có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống mài mòn của lớp phủ composite!

Lấy mục tiêu là độ cứng vi mô lớn nhất và độ mài mòn tối thiểu, phương pháp phân tích tương quan xám được sử dụng để thu được bộ thông số xử lý tốt nhất và dự đoán mức độ tương quan xám tương ứng. Tỷ lệ sai sót của dự đoán và kiểm chứng thực nghiệm là 5.3%. Nghiên cứu này cung cấp hướng dẫn cho việc áp dụng phương pháp phân tích tương quan xám đối với hiệu suất của lớp phủ laze trong các ứng dụng công nghiệp thực tế để tối ưu hóa nhiều mục tiêu cùng một lúc và cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc tối ưu hóa các thông số quá trình với các mục tiêu về độ cứng siêu nhỏ và hao mòn điện trở.

Tấm ốp laze là công nghệ phủ sử dụng chùm tia laze năng lượng cao chiếu vào bề mặt lớp nền và bề mặt lớp bột để làm tan chảy và làm nguội lớp bột một cách nhanh chóng tạo thành lớp phủ liên kết kim loại cần thiết với lớp nền. Do mật độ năng lượng cao, hiệu suất cao, các tính chất cơ lý và vật lý tuyệt vời, tấm phủ laser được sử dụng rộng rãi trong việc sửa chữa bề mặt để tạo thành lớp phủ kết dính đa năng có độ pha loãng thấp. Sửa chữa sơn phủ composite đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Bột thép không gỉ 316L đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì giá thành rẻ, khả năng chống ăn mòn và đặc tính tự hòa tan. Tuy nhiên, 316L cũng có hạn chế là độ cứng thấp và khả năng chống mài mòn không đủ. Với sự phát triển của vật liệu composite, những hạn chế này có thể được cải thiện bằng cách thêm vào các hạt gia cường. Các hạt cacbua silic có ưu điểm là độ cứng vi mô cao và khả năng chống mài mòn tốt. Vì vậy, SiC là vật liệu gia cường tốt cho vật liệu composite. Họ cũng nghiên cứu độ cứng siêu nhỏ và khả năng chống mài mòn của lớp phủ bột thép không gỉ 316L được gia cố bằng SiC trong quá trình ốp laze.

Wen và cộng sự. phát hiện ra rằng lớp phủ laze trong dung dịch NaCl 3.5% trọng lượng có thể cải thiện hiệu quả độ cứng siêu nhỏ và khả năng chống ăn mòn của 316L. Mei và cộng sự. đã nghiên cứu lớp phủ laser chọn lọc của 316L và Inconel 718. Họ phát hiện ra rằng diện tích tiếp xúc của hai vật liệu có độ cứng và cấu trúc vi mô khác nhau, lỗ rỗng và vết nứt. Murkute và cộng sự. đã nghiên cứu lớp phủ 316L trên nền thép AISI 1018 và nhận thấy rằng độ cứng của lớp phủ nano giảm khi tốc độ quét tăng. Riquelme và cộng sự. lắng các lớp phủ hỗn hợp Al, Si, Ti và SiC trên hợp kim magiê ZE41. Người ta thấy rằng tỷ lệ nguyên tố hợp kim có thể cải thiện độ cứng vi mô và tính chất cơ học của hợp kim. Ramakrishnan và những người khác đã sản xuất Haynes 282 (HY282) được gia cố bằng silicon cacbua siêu hợp kim với các thành phần, cấu trúc và tính chất cacbua silicon khác nhau. Nghiên cứu cho thấy với sự gia tăng của các hạt cacbua silic, độ cứng siêu nhỏ và khả năng chống mài mòn của các siêu hợp kim đã được cải thiện đáng kể. Zhao và cộng sự. Điều chế vật liệu tổng hợp ma trận nhôm gia cường bằng gốm 8.5 vol% SiC / AlSi10 Mg SiC bằng cách nung chảy laser chọn lọc. Họ chỉ ra rằng độ cứng nano và mô đun đàn hồi vượt trội hơn so với các vật liệu truyền thống ở trung tâm và đường biên.

Hiện tại, nghiên cứu của các nhà nghiên cứu về tấm phủ laser bột thép không gỉ 316L chủ yếu tập trung vào việc cải thiện độ cứng siêu nhỏ và khả năng chống mài mòn bằng cách thêm các vật liệu gia cường. Ảnh hưởng của các thông số quá trình phủ la-de và vật liệu composite tăng cường lên độ cứng siêu nhỏ và lượng mài mòn của lớp phủ hiếm khi được tìm thấy. Hiệu suất của lớp ốp quyết định sự thành công hay thất bại của việc sửa chữa. Độ cứng siêu nhỏ và khả năng chống mài mòn của lớp ốp là các chỉ số quan trọng để đo lường hiệu suất của lớp ốp. Trong nghiên cứu này, thiết kế Taguchi được sử dụng cho các thí nghiệm sơ bộ. Sau khi phân tích các thông số của quá trình, phân tích tương quan màu xám được sử dụng để tối ưu hóa và dự đoán độ cứng vi mô tối đa và độ mài mòn tối thiểu của thép không gỉ 316L và lớp ốp composite SiC.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, thép ASTM-5140 được chọn làm ma trận, với kích thước 40mm × 20mm × 10mm, nền là tay quay công nghiệpthân cây đơn sửa chữa; Thành phần nguyên tố của nó được thể hiện trong Bảng 1. Bột được sử dụng trong quá trình ốp laze là hỗn hợp của bột thép không gỉ 316L và bột SiC do Công ty TNHH Sản phẩm gốm Xiangcheng Yuteng sản xuất. Kích thước hạt của hai loại bột là từ 48 đến 106 ° m, đáp ứng các thông số kỹ thuật của thiết bị. Bảng 1 cũng cho thấy thành phần nguyên tố của hai loại bột phủ trên.

Hệ thống ốp laze được sử dụng trong nghiên cứu này. Toàn bộ hệ thống bao gồm bốn hệ thống con, đó là hệ thống điều khiển, hệ thống laze, hệ thống buồng đốt và hệ thống phân phối khí bột. Toàn bộ hệ thống chạy theo hệ thống điều khiển PLC của tập đoàn Mitsubishi Nhật Bản. Hệ thống laser bao gồm máy phát laser YLS-3000 và điều khiển xung laser xung sx14 -012 do IPG Optoelectronics sản xuất. Năng lượng laser được tạo ra được truyền tới vòi phun phủ laser FDH0273 và phòng tiêu cự 300 mm để hoàn thiện hệ thống quy trình ốp laser, trong rô bốt công nghiệp m-710 ic / 50 và làm mát bằng nước tflw-4000 World Development Report-01-3385 thiết bị hệ thống. Trong quá trình phủ, hệ thống phân phối khí bột CR-PGF-D-2 sử dụng argon làm chất mang và khí bảo vệ.

Trước khi ốp laze, bề mặt của nền thép ASTM-5140 đã được làm sạch bằng axeton. Khi chuẩn bị hỗn hợp bột ốp laze, bột thép không gỉ 316L và bột SiC được trộn trong máy nghiền bi MITR-YXQM-2L ở tốc độ 400 vòng / phút trong 30 phút, sau đó được làm khô trong máy sấy chân không ở 80 ° C trong 30 phút. Nghiên cứu này sử dụng sự kết hợp trực giao của năm yếu tố và bốn cấp độ, một trong số đó là giá trị trống. Bốn yếu tố còn lại là bốn thông số xử lý sẽ được nghiên cứu trong nghiên cứu này, như được trình bày trong Bảng 2. Một thiết kế thực nghiệm giai thừa hoàn chỉnh sẽ yêu cầu 44 = 256 lần chạy để bao gồm tất cả các kết hợp của bốn yếu tố và thiết kế bốn lớp. Thiết kế Taguchi là một phương pháp thiết kế thử nghiệm. So với thiết kế giai thừa đầy đủ, số lần chạy giảm đi và kết hợp tối ưu thu được thông qua ma trận trực giao.

Quá trình phủ laze được thực hiện theo các cài đặt trong Bảng 3, và một mẫu thu được cho mỗi lần chạy. Sau khi hoàn thành, 16 mẫu đã được cắt tuyến tính, mài và nhúng nước cường lực để đo lường và thử nghiệm sau này. Sau khi chuẩn bị mẫu, độ cứng siêu nhỏ của nó được đo bằng máy kiểm tra độ cứng siêu nhỏ 402TS (HDNS, Thượng Hải, Trung Quốc) và một lực 500g được tác dụng trong 30 giây. Vị trí đo nằm dưới lớp ốp để đảm bảo độ chính xác, vì vật liệu nóng chảy không hoàn toàn nằm trên bề mặt trên cùng của lớp ốp và lớp dưới cùng của lớp ốp được khuếch tán bởi các nguyên tố Cr và C từ bề mặt nền. Sử dụng chỉ số mài mòn để giải thích khả năng chống mài mòn của vật liệu. Mức độ mài mòn đã được kiểm tra bằng Máy đo độ trầy xước tải trọng cao UMT-2 (Brook, MA, Hoa Kỳ), và các vết xước qua lại tiếp tục trong 30 phút. Sau đó, hình thái ba chiều của bề mặt xước của mỗi mẫu được thu được bằng phép đo giao thoa ánh sáng trắng. Sau đó lấy số lượng mặc cho từng mẫu.

phân tích phương sai

Trước khi thực hiện phân tích phương sai (ANOVA), cần phải kiểm tra tính chuẩn, bởi vì nếu tập dữ liệu không tuân theo phân phối chuẩn, các lỗi lớn có thể xảy ra. Minitab 17 sử dụng thử nghiệm Anderson-Darling để kiểm tra tính chuẩn và khi giá trị p lớn hơn 0.05, nó được phân phối chuẩn. Như có thể thấy từ Hình 2 bên dưới, các giá trị p chuyển đổi S / N của độ cứng vi mô và khối lượng mài mòn trong thử nghiệm Anderson-Darling đều lớn hơn 0.05. Do đó, phân phối chuẩn của hai phản hồi này đã được xác minh, sau đó là phân tích phương sai.

Phân tích mặc

Khi tỷ lệ của bột SiC trên vật liệu tăng lên, S / N của mài mòn tăng lên. Vì S / N của lượng mòn có thể được quy đổi nên lượng mòn được mong đợi càng nhỏ càng tốt, do đó S / N của lượng mòn có tương quan nghịch với lượng mòn thực tế. Trong Hình 3, sự gia tăng tỷ lệ bột SiC dẫn đến sự gia tăng lượng mòn S / N, điều này thực sự thể hiện sự giảm lượng mòn thực tế của lớp composite. Người ta thường tin rằng khả năng chống mài mòn của vật liệu có liên quan đến độ cứng của vật liệu. Theo phương trình độ mòn Archard, khối lượng mài mòn có quan hệ nghịch biến với độ cứng. Do tỷ lệ bột cacbua silic tăng lên, độ cứng siêu nhỏ của lớp phủ được cải thiện, do đó làm giảm diện tích tiếp xúc và ma sát thực tế của lớp phủ trong quá trình trầy xước, đồng thời cải thiện khả năng chống biến dạng của lớp phủ. Do đó, số lượng hao mòn được giảm bớt.

cuối cùng

Trong bài báo này, thiết kế thí nghiệm Taguchi được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của công suất laser, tốc độ quét, dòng khí, tỷ lệ bột SiC và các yếu tố khác đến độ cứng siêu nhỏ và khối lượng mòn của lớp ốp. Trên cơ sở chuyển đổi tỷ số tín hiệu trên nhiễu, phương pháp phân tích quan hệ xám được áp dụng để đạt được sự tối ưu hóa đồng thời đa mục tiêu. Bộ thông số xử lý dự đoán được xác minh thông qua các thử nghiệm. kết luận như sau:

· Chỉ phân tích độ cứng vi mô cho thấy nó bị ảnh hưởng chủ yếu bởi tỷ lệ bột cacbua silic, và ảnh hưởng của các thông số quá trình khác không có ý nghĩa thống kê. Độ cứng vi mô của lớp ốp tăng lên khi tỷ lệ bột cacbua silic tăng lên.

· Từ việc phân tích khối lượng mài mòn, có thể thấy rằng yếu tố chính ảnh hưởng đến khối lượng mài mòn là tỷ lệ bột cacbua silic, và ảnh hưởng của các thông số quá trình khác là không có ý nghĩa thống kê. Thể tích mòn của lớp ốp giảm khi tỷ lệ bột cacbua silic tăng lên.

· Tỷ lệ bột SiC đóng góp vào độ cứng vi mô và khối lượng mài mòn lần lượt là 92.08% và 79.39%. Nó cho thấy rằng độ cứng vi mô và lượng mài mòn chủ yếu bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ bột cacbua silic, và các thông số quá trình khác ít bị ảnh hưởng hơn.

· Sử dụng phương pháp phân tích quan hệ xám, đạt được mục tiêu về độ cứng vi mô tối đa và độ mài mòn tối thiểu. Các thông số xử lý được thiết lập để đạt được mục tiêu này là: công suất laser 1800 W, tốc độ quét 6 mm / s, tốc độ dòng khí 110 L / h, tỷ lệ bột SiC 30%.

· Dự đoán mức độ tương quan xám và thực hiện kiểm chứng thực nghiệm trong phân tích tương quan xám đa mục tiêu. Tỷ lệ sai số giữa giá trị dự đoán và giá trị thực tế là 5.3%. Khả năng ứng dụng của phân tích quan hệ xám trong các bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu đã được kiểm chứng.

Liên kết đến bài viết này : 

Công nghệ ốp laze mới ra mắt có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống mài mòn của lớp phủ composite!

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com


Công nghệ ốp laze mới ra mắt có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống mài mòn của lớp phủ composite!PTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Dịch vụ. Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100.
Xưởng gia công chuyên gia công các dịch vụ phục vụ ngành xây dựng và giao thông vận tải. Khả năng bao gồm cắt plasma và oxy-nhiên liệu, Gia công phù hợp, MIG và Đồ gá hàn phay chính xác Cnc nhôm tùy chỉnh, cuộn, lắp ráp, Máy cnc inox gia công tiện trục, cắt, và Dịch vụ gia công CNC Thụy Sĩ. Vật liệu được xử lý bao gồm carbon và Bộ phận tấm che gia công bằng thép không gỉ thụ động.
Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi ( [email protected] ).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *