Analiza razmerja med razpokami in preostalim notranjim stresom v postopku laserske obloge
Kot ključna tehnologija na področjih, kot sta mehanska proizvodnja in vesoljski prostor, se laserska obloga običajno uporablja za popravilo delov, krepitev površin in pripravo funkcionalnega premaza. Medtem ko njeno jedro značilnosti za "hitro ogrevanje in hitro hlajenje" omogoča učinkovito oblogo, zlahka povzroči preostali notranji stres med plastjo obloge in substratom. Ko notranji stres presega moč donosa plasti obloge, se sprožijo razpoke, ki resno vplivajo na kakovost izdelka in življenjsko dobo. Ta članek sistematično analizira vrste, vzroke preostalega notranjega stresa pri laserski oblogi in njihovo povezanost z razpokami, kar zagotavlja teoretične reference za reševanje težav s razpoko v industriji.
Laserska obloga toplotna napetost: glavni dejavnik gonilnega oblikovanja za tvorbo razpok
Toplotni stres je preostali notranji stres, ki ima največji vpliv na razpoke pri laserski oblogi, njegova tvorba pa je neposredno povezana s "temperaturno razliko" in "razlikami v koeficientih toplotne ekspanzije". Med laserskim delovanjem se plast obloge takoj segreje v staljeno stanje, medtem ko je temperatura podlage blizu sobne temperature, kar ima za posledico znatno temperaturno razliko med obema. V fazi hlajenja se mora plast obloge hitro skrčiti; Vendar pa je zaradi substrata nižji koeficient toplotne ekspanzije kot plast obloge (npr. Obladna zlitina in substrat iz ogljikovega jekla) je krčenje substrata veliko manjše. Krčenje plasti obloge omejuje substrat, kar vodi do kopičenja natezne napetosti. Simulacijske študije na več - prehodni laserski oblogi kažejo, da ta "toplotna ekspanzija in krčenje" povzroči tudi neenakomerno deformacijo plasti obloge, okrepi koncentracijo stresa in na koncu postanejo jedrna spodbuda za začetek razpok.
Strukturni stres laserske obloge: potencialna nevarnost, ki jo povzroči mikroskopska fazna transformacija
Strukturni stres izvira iz kristalne fazne transformacije "tekoče kovine v trdno kovino" med postopkom laserske obloge, ki je posledica neenakomerne mikroskopske transformacije. Potem ko se material in substrat obloži, tekoča kovina med hlajenjem in strjevanjem tvori različne vrste trdnih struktur (na primer martenzit in avstenit) in obstajajo razlike v specifični volumen različnih struktur. Medtem kompozicijska razlika med plastjo obloge in substratom (npr. Plast obloge vsebuje elemente, kot sta volfram in krom, medtem ko je substrat navadno jeklo) še poveča razliko v mikroskopski strukturi po kristalizaciji, kar vodi do "neupravičenosti" pri spreminjanju. Ta neusklajenost je omejena znotraj plasti obloge in se sčasoma spremeni v strukturni stres. Čeprav je njegov vpliv na razpoke šibkejši kot pri toplotnem stresu, ustvarja stres - oslabljena območja znotraj plasti obloge, kar zagotavlja kanale za širjenje razpok.
Laserska obloga Omejitvena stres: točka tveganja za lok z dvema - transformacija
Omejitveni stres je napetost, ki nastane, kadar podlago v obeh fazah "ogrevanja in širjenja" in "hlajenja in krčenja" omejuje plast obloge in obstaja očiten postopek preoblikovanja napetosti. V fazi ogrevanja se prvi stopljeni material v staljenem bazenu razširi, ko se segreje, vendar okoliški substrat ostane v nizkem - temperaturnem togo stanju in blokira širitev in tako ustvari stiskalni napetost znotraj plasti obloge. V fazi hlajenja se mora ogrevana plast obloge (in kompozitna prevleka) skrčiti, vendar ga substrat omejuje z nižjo temperaturo in večjo togostjo, zato se tlačni stres postopoma pretvori v natezni stres. Študije so pokazale, da je žilavost laserskih plasti oblog na splošno nizka, končni stres, ki ga lahko zdržijo, pa je precej nižji od kritične vrednosti za krhki zlom, ki ga povzroča natezni stres, zaradi česar je omejitev pomembna točka tveganja za začetek razpok.
Razlike v vplivu treh vrst preostalega notranjega stresa na razpoke v laserski oblogi
Čeprav tri vrste preostalega notranjega stresa pri laserskih oblogah povzročajo vse razpoke, so njihovi vzroki in vplivi bistveno drugačni. Z vidika jedrnih vzrokov: toplotni stres izvira iz makroskopske temperaturne razlike in razlik v lastnosti materiala; Strukturni stres izhaja iz sprememb volumna, ki jih povzroča mikroskopska fazna transformacija; Omejitveni stres je odziv na širitev in krčenje pod omejitvijo substrata. Z vidika udarne stopnje: toplotni stres ima najmočnejši učinek gonilnega učinka na razpoke, ki lahko prodrejo v plast obloge - podložni vmesnik in povzroči medfazne razpoke; Omejitveni stres neposredno sproži krhko zlom zaradi nateznega stresa, z drugim najmočnejšim vplivom; Strukturni stres je koncentriran predvsem znotraj plasti obloge, večinoma povzroča lokalne mikrokrake. Z vidika značilnosti porazdelitve: toplotni stres je neenakomerno razporejen; Omejitveni stres ima očitno stopnjo preobrazbe; Strukturni stres je koncentriran na faznih transformacijskih aktivnih območjih.
Osnovne komponente sistema laserske obloge
Navodila za lasersko obložno krmiljenje razpok
Če povzamemo, je bistvo razpok laserske obloge posledica preostalega notranjega stresa, ki presega nosilnost plasti obloge. Med njimi je toplotni stres jedrski dejavnik gonilnega dejavnika, omejitveni stres je neposreden sprožilni faktor, strukturni stres pa ustvarja pogoje za širjenje razpok. Na podlagi tega bi se moral nadzor nad laserskimi oblogami osredotočiti na "zmanjšanje toplotnega napetosti", na primer optimizacijo laserske moči in hitrost skeniranja, da se upočasni hitrost hlajenja ali izbira materialov za obloge s koeficientom termične ekspanzije, ki ustreza substratu. Hkrati lahko strukturni stres zmanjšamo s prilagajanjem sestave materialov za obloge, da se zmanjša razlike v mikroskopski strukturi, omejitveni stres pa lahko ublažimo s predgretjem substrata. Z analizo razmerja med tremi vrstami preostalih notranjega stresa in razpok ta članek ponuja jasno smer za optimizacijo procesa laserske tehnologije oblog, s čimer pomaga izboljšati zanesljivost in življenjsko dobo laserskih izdelkov -.