Диссертация (1173110), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Измеренная шероховатость Ra поверхности образца 25%(по массе) WC и 75% (по массе) Co (мкм)№ измеренияОбразец «а» Образец«б»Образец «в» Полированнаяподложка12,251,981,660,0622,711,851,770,0332,632,081,670,08Средний показатель2,531,971,70,056Среднеквадратичноеотклонение0,250,120,060,02Из снимков и показаний профилометра видно, что наименьшуюшероховатость поверхности, не считая полированной подложки, имеетобразец «в».
Таким образом, рациональными параметрами для материаловсостава: 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co; 50% (по массе) WC 50%(по массе) Co являются мощность 70 Вт и скорость сканирования 300 мм/с.Для материала 94% (по массе) WC и 6% (по массе) Co рациональнымипараметрами определены мощность 50 Вт и скорость сканирования 300 мм/с.121СЛП–процесспослойногоизготовлениядеталей,икаждыйсплавленный слой является подложкой для следующего. Для необходимогометаллургического контакта изделия с подложкой, необходимо иметьровную поверхность подложки. При необходимости подложку шлифуют. Акачество поверхности сплавленного слоя можно регулировать шагомсканирования лазерного пятна. Шаг сканирования – это расстояние междувершинами валиков.
При определенном шаге валики сплавляются сперекрытием и без него, примеры показаны на рисунке 5.8.абРисунок 5.8 – Изображения валиков (а) сплавленные валики безперекрытия, (б) валики с перекрытием122Шаг сканирования является важным параметром для объёмных изделий.Исследовались образцы, изготовленные с разной величиной перекрытия.Результаты представлены в таблице 5.4, снимки слоев показаны на рисунке5.9 .Таблица 5.4. Измеренная шероховатость Ra поверхности слоев с разнымшагом сканирования (мкм)№ измерения1Слой сСлой сСлой сПолированнаяперекрытием перекрытием перекрытиемподложка,0%, значение30%,50%,значениешероховатосзначениезначениешероховатостти, мкмшероховатос шероховатоси, мкмти, мкмти, мкм1,660,861,530,0521,771,021,450,0431,670,941,440,08СреднийпоказательСреднеквадратичноеотклонение1,70,941,470,0560,060,080,040,02аба123вагаРисунок 5.9 – Изображения сплавленных слоев 25% (по массе) WC и 75%(по массе) Co (а) слой с перекрытием 0%, (б) подложка, (в) слой сперекрытием 30%, (г) слой с перекрытием 50%Из снимков и показаний профилометра видно, что лучшее качествоповерхностиобеспечиваютслои,сплавленныес30-типроцентнымперекрытием, которое соответствует шагу сканирования s = 70 мкм дляданной установки.
Поверхность таких слоев наиболее рациональна дляпоследуюшего нанесения порошкового материала и для металургическогоконтакта между слоями после сплавления.5.3 Исследование влияния параметров процесса селективноголазерного плавления на пористость объемных образцовШаг сканирования влияет не только на шероховатость поверхности, но ина пористость в объемных образцах.
Так, при изготовлении многослойногокубоида с толщиной слоя 20 мкм и без перекрытия между валиками образцыполучались с 30-ти процентной пористостью и с погрешностью в геометрии,124образец показан на рисунке 5.10. Погрешность линейных размеров удалосьуменьшить при помощи стратегии сканирования лазерного луча с 30-типроцентным перекрытием между валиками. Стратегия сканирования такжеспособствовала снижению пористости до 20%. Изображения образцовпоказаны на рисунках 5.11.
При изготовлении объемных объектовнеобходимо учитывать размер подложки. Она должна быть несколькобольшеплощадиоснованияизготавливаемогоизделия,таккакметаллургический контакт на границах подложки с изделием слабый, чтоявляется следствием выгибания изделия и возможного последующегорастрескивания. На рисунке 5.12 показан отслоившийся от подложкиобразец.абаРисунок 5.10 – Образец 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co столщиной слоя 20 мкм и сплавленный без перекрытий (а) вид сверху, (б) видсбокуаба125Рисунок 5.11 – Образец 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co столщиной слоя 20 мкм и сплавленный с перекрытием 30% (а) вид сверху,(б) вид сбокубааРисунок 5.12 – Образец 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Coотслоившийся от подложки во время изготовления (а) вид с верху, (б) видсбокуПри изготовлении многослойного образца важным параметром являетсястратегия сканирования. На рисунке 5.13 схематично проказана траекториялазерноголучаоднонаправленнойприразличныхстратегиистратегияхсканированиясканирования.изделиеимелоПрибольшееколичество пор и большее отклонение от формы, чем изделие, сплавленное сразнонаправленной стратегией.
Примеры образцов и их микроструктурыпоказаны на рисунках 5.14 и 5.15.аба126Рисунок 5.13 – Стратегия сканирования (а) однонаправленнаямежслойная, (б) разнонаправленная межслойнаяабаРисунок 5.14 – Изготовленные образцы из 25% (по массе) WC и 75% (помассе) Co с разной стратегией обработки а) однонаправленная межслойная,(б) разнонаправленная межслойнаяаба127Рисунок 5.15– Микроструктуры образцов 25% (по массе) WC и 75% (помассе) Co (а) с однонаправленной стратегией, (б) с разнонаправленнойстратегиейПористость образца, изготовленного с разнонаправленной межслойнойстратегией, оценивалась в поперечных сечениях при помощи программногообеспечения Stream Start . Примеры снимков показаны на рисунке 5.16.абаРисунок 5.16 – Снимки а) оригинал, б) обработанный программой снимокБыло исследовано 10 разных участков образца, показания пористостиварьировались от 0 до 7 %.
Значения приведены в таблице 5.5. Среднийпоказатель пористости составил 2,6 %.Таблица 5.5. Исследованные участки на пористость№ Обозначен Пористп/п ие образца125% WCи 75% Coость1%Снимок образца128225% WC и 0%75% Co325% WC и 1%75% Co425% WC и 7%75% Co525% WC и 1%75% Co625% WC и 1%75% Co129725% WC и 2%75% Co825% WC и 5%75% Co925% WC и 5%75% Co13010 25% WC и 3%75% CoДля определения параметров шероховатости многослойного кубоидабыл использован профилометр Mahr Pocket Surf III. Измерения проводилисьпо 6 граням кубоида. Данные занесены в таблицу 5.6.Таблица 5.6. Измеренная шероховатость поверхностей многослойногокубоида123СреднийСреднеквад-измерениеизмерениеизмерениепоказатель ратичноеотклонениеСторона 12,322,432,322,350,052Сторона 22,652,542,342,510,128Сторона 32,612,542,942,360,174Сторона 42,452,452,322,40,061Верх1,291,981,251,50,335Основание0,840,911,060,930,092131Шероховатость сторон имеет близкий показатель по всем сторонам, чтоговорит об однородности кубоида.
Поскольку образец был отделен отподложки электроэрозионной резкой, основание имеет менее шероховатуюповерхность, чем верхняя сторона. Средняя шероховатость составила Ra2,2±0,2 мкм.5.4Влияниережимовселективноголазерногоплавления,процентного состава и размера фракций WC на структуру и фазовыйсостав исследуемого материала.Исследовались шлифы поперечных сечений одиночных валиков,единичных слоев и объемных образцов композиций составов: 25% (по массе)WC и 75% (по массе) Co, 50% (по массе) WC и 50% (по массе) Co, 94% (помассе) WC и 6% (по массе) Co. На рисунках 5.17 и 5.18 приведеныэлектронно-микроскопическиеизображениямикроструктуры,образовавшейся после лазерной переплавки порошка на двух разныхскоростях сканирования при одинаковой мощности.
Одноосная дендритнаяструктуранаблюдается в обоих случаях. Размер поперечного сечениястолбчатого кристалла значительно уменьшается с увеличением скоростисканирования. Для всех выбранных композиций результат повторяется,структура становится более мелкодисперсной с увеличениемсканирования.скорости132абаРисунок 5.17 – Микроструктура образцов 25% (по массе) WC и 75% (помассе) Co при Н = 30 мкм и Р = 70 Вт: (а) скорость сканирования V = 30 мм /с; (б) V = 300 мм/секабаРисунок 5.18 – Микроструктура образцов: (а) 50% (по массе) WC и 50%(по массе) Co; (б) 94% (по массе) WC и 6% (по массе) CoДалее шлифы поперечных сечений исследовались на СЭМ. Согласноданнымэнергодисперсионногомикроанализа,количественныйикачественный состав сплавленных образцов соответствует исходнымпорошковым композициям.
Однако при исследовании единичных валиковбыло замечено, что в верхней части валика количественное содержание133кобальта немного меньше, чем в центре валика и у основания. Аналогичнаятенденцияпрослеживается с повышением скорости сканирования, таксодержание кобальта в вершине валиков из 25% (по массе) WC и 75% (помассе) Co, полученных со скоростью сканирования 150 мм/с и 300 мм/ссоставляет 70% и 74% соответственно. Что согласуется с расчетамитеплопереноса в зоне лазерного воздействия, при увеличении скоростисканирования уменьшаются потери кобальта на испарение. Результатыисследований приведены ниже на рисунках 5.19-5.24.абаРисунок 5.19 – Спектральный микроанализ валиков из 25% (по массе) WC и75% (по массе) Co Co (а) при Н = 20 мкм, Р = 70 Вт, а V =150 мм / с, (б) при Н= 20 мкм, Р = 70 Вт, а V =300 мм / с134абаРисунок 5.20 – Спектральный микроанализ валиков из 50% (по массе) WC и50% (по массе) Co (а) при Н = 20 мкм, Р = 70 Вт, а V =150 мм / с, (б) при Н =20 мкм, Р = 70 Вт, а V =300 мм / с135абаРисунок 5.21 – Распределение химических элементов в валике 25% (помассе) WC и 75% (по массе) Co (а) общее распределение, (б) распределениеотдельных элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
