Диссертация (1173110), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Значение интенсивности изнашивания для образцовМатериал изделия94% (по массе)ВК6ВК208,4±0,711±0,743±0,72500155010506,9±0,28,9±0,210,3±0,2WC и 6% (помассе) CoИнтенсивность изнашиваниях10-13, м3/(м∙Н)Твердость, HV0,05Коэффициенттрещиностойкости МПа∙м1/2аб149вРисунок 5.32 – Внешний вид лунок на поверхности образцов: а) 94% (помассе) WC и 6% (по массе) Co, б) ВК6, в) ВК20Высокий показатель сопротивления к абразивному изнашиванию,также подтверждается промышленной продукцией из W2C [95, 96]. Данныематериалы в виде порошка или порошковой проволоки предназначены длянаплавления на поверхности изделий, работающих при повышенномабразивном износе.Испытания на трещиностойкость проводились на полированныхобразцах.
Средние коэффициенты трещиностойкости рассчитывалисьпотрем отпечаткам на каждом образце (таблица 5.8). Результаты показали, что94% (по массе) WC и 6% (по массе) Co более хрупкий, чем образец ВК6 иВК20 на 2 МПа∙м1/2 и 3,4 МПа∙м1/2 соответственно, что с учетом высокойтвердости является хорошим результатом. Внешний вид отпечатков, собразовавшимися трещинами, приведен на рисунке 5.33. В случае с образцом25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co трещины по углам отпечаткаиндентора не наблюдались, что говорит о высокой трещиностойкостиданного материала (рисунок 5.34). Результаты расчетов коэффициентатрещиностойкости пригодны только для сравнительной оценки [97].150абвваабаааРисунок 5.33 – Внешний вид отпечатков с образовавшимися трещинами: а)94% (по массе) WC и 6% (по массе) Co, б) ВК6, в) ВК20Рисунок 5.34 – Внешний вид отпечатка на образце из 25% (по массе) WC и75% (по массе) Co5.7.
Влияние режимов селективного лазерного плавления нажаростойкость исследуемого материалаНа рисунке 5.35 показаны результаты испытаний, представленные вграфической форме. Испытанию на жаростойкость подвергались 3 образца94% (по массе) WC и 6% (по массе) Co (на графике 1.1, 1.2, 1.3) и 3 образца25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co (на графике 2.1, 2.2, 2.3).151Рисунок. 5.35 – График зависимости удельного увеличения массы отвремени.
94% (по массе) WC и 6% (по массе) Co – сплошные линии, 25% (помассе) WC и 75% (по массе) Co - пунктирныеСогласно графику на рисунке 5.35 зависимость удельного приростамассы от времени имеет вид параболы. За 100 часов испытаний массовыйприрост образцов составил 1,49 - 2,07 мг/см2. Все образцы имеютзначительный прирост массы за первые 30 часов испытаний.
Результатыиспытания сведены в таблицу 5.9. В качестве референсных значений былиприняты материалы кобальта и карбида вольфрама. Для испытаний былавыбрана температура 650 0С, что соответствует максимальной температуреминимального удельного прироста массы для карбида вольфрама WC (длякоторого наибольшее значение для этой температуры составляет 0,6-0,7мг/см2) и началу окисления кобальта (для которого наибольшее значение для152этой температуры составляет 1,29 мг/см2) [98]. Так как значений длякомпозиционных материалов, получаемых методом СЛП, не представлено влитературе, а материалы типа WC-Co используются в высокотемпературныхприложениях исключительно с нанесёнными теплозащитными покрытиями,повышающими сопротивление температурной коррозии и деградацииматериала в сотни раз, допускается жаростойкость испытываемого материалав пределах жаростойкости WC и кобальта.Таблица 5.9.
Результаты испытания на жаростойкость и номинальныезначения1.1УдельноеМатериал образца увеличение массыобразца, мг/см294% WC и 6 % Co1,681.294% WC и 6% Co1,551.394% WC и 6% Co1,49№ образцаСр. знач.1,57Ср. кв.отклонениеСр. кв.отклонение, %2.10,12.22.3Номинальноезначение, мг/см26,225% WC и 75%Co25% WC и 75%Co25% WC и 75%Co1,862,072,01Ср. знач.1,98Ср.
кв.отклонениеСр. кв.отклонение, %0,15,40,07 – 1,29153Образцы, выращенные из смеси 94% (по массе) WC и 6% (по массе) Coпод маркировкой 1.1, 1.2 и 1.3 имеют меньший удельный прирост массы посравнению с произведёнными образцами из смеси 25% (по массе) WC и 75%(по массе) Co (1,57 мг/см2 и 1,98 мг/см2 соотв.), что характеризует их какболее жаростойкие.Для верификации полученных результатов вместе с лабораторнымиобразцами испытывался образец-свидетель из хромистого чугуна ЧХ28Д2.График зависимости удельного увеличения массы образца-свидетеля изстали марки ЧХ28Д2 от времени, представлен на рисунке 5.36. Результатыиспытаний показали, что максимальный удельный прирост массы дляобразца-свидетеля составил 2,45 мг/см2.Рисунок 5.36 – График зависимости удельного увеличения массы от времениобразца ЧХ28Д21545.8 Определение точности линейных размеров образцовДля определения линейно-угловых размеров были изготовлены методомСЛП экспериментальные образцы различной формы и размеров измодельного порошкового материала CoCr фирмы EOS (таблица 5.10).Экспериментальные образцы показаны на рисунке 5.37.Таблица 5.10 – Экспериментальные образцы№Наименование типа образцаобразцаНоминальныеразмеры, мм1Куб202Куб103Куб84Куб65Куб56Куб47Куб38Куб29Куб110Цилиндр2011Цилиндр1012Цилиндр813Цилиндр614Цилиндр515Цилиндр416Цилиндр317Цилиндр215518Цилиндр119Бочка2020Бочка1021Бочка822Бочка623Бочка524Бочка425Бочка326Бочка227Бочка128Пирамида2029Пирамида1030Пирамида831Пирамида632Пирамида533Пирамида434Пирамида235Пирамида136Пластина с отверстиям«горизонтальная»Пластина с отверстиями«вертикальная»Бочка специальная с внутреннимканаломСектор1003738391002050156Рисунок 5.37 – Экспериментальные образцы после СЛП натехнологической подложкеПолученные после измерений данные показывали, что подавляющеебольшинство образцов получились меньших размеров, чем размерыэлектронных форм.
Исключения составляют образцы габаритами меньше 3мм, в которых фактические размеры больше номинальных. Например,толщина стенки в образце «Сектор» являлась наименьшим элементом,номинальный размер которого равен 0,5 мм. Фактическая толщинаполученных стенок варьировалась от 0,517 мм до 0,555 мм. Средний размеризмеренных 12-ти стенок был равен 0,536 мм.Увеличение габаритов изготавливаемых образцов способствовалоснижению погрешности. Зависимость средней максимальной погрешностиот размеров образцов представлена на рисунке 5.38.
Также выявлено, чтогоризонтальные размеры образцов точнее, чем вертикальные. То естьпараметр образцов ширина либо диаметр точнее, чем параметр высота.Данная технологическая особенность может объясняться нанесением157различной толщины слоев в процессе СЛП и отсутствием в машинах средствконтролятолщинынаносимогослоя.Зависимостьпогрешностигоризонтальных и вертикальных размеров показана на рисунке 5.39.
Причемв данном диапазоне образцов погрешность вертикальных размеров неуменьшается с ростом габаритов образца, а наоборот увеличивается, чтоговорит о накоплении данной погрешности во время изготовления высокогоизделия.В ходе исследований было выявлено, что максимальные погрешностиобразцов, содержавшие такие параметры как углы и грани (сторона куба,длина ребра в основании пирамиды…) больше, чем у образцов без углов(отверстия в пластине и диаметры бочки и цилиндра). Средняя погрешностьобразцов с углами в 1,3 раза больше чем у образцов без них. На высокихскоростях сканирования при резком изменении направления лазерного луча,зеркала сканирующего устройства испытывают вибрации от резкогоперемещения, что отражается на траектории лазерного луча и последующейгеометрии валика и изделия. Примеры изображения валиков при резкомизменении направления лазерного луча показано на рисунке 5.40.
Даннаяособенность была выявлена еще на этапеваликов» и «единичных слоев».изготовления «одиночныхПогрешность, мм158Размер образца, ммПогрешность, ммРисунок 5.38 – График зависимости погрешности от размеров образцовРазмер образца, ммРисунок 5.39 – График зависимости погрешности от размеров образцов: (а)погрешность вертикальных размеров, (б) погрешность горизонтальныхразмеров159абаРисунок 5.40 – Одиночные валики вид сверху: а) при резком изменениинаправления сканирования, б) без изменения направленияОпределение шероховатости позволяет говорить, что ее значения независят от размеров и форм образцов.
Различия наблюдаются только междубоковыми и верхними гранями образцов. Средняя точность линейныхразмеров образцов с габаритами больше 15 мм составила ±0,08 мм.5.9 Влияние термической постобработки на структуру и свойстваобразцов полученных методом СЛПВ ряде случаев изделия, полученные методом СЛП, имеют остаточныенапряжения [57, 99]. Возникающие вследствие высоких температуртермические напряжения снимаются последующей термообработкой. Такжев случае с материалом с 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Coтермообработка может являться процессом искусственного старения [100].Образец 25% (по массе) WC и 75% (по массе) Co нагревался до 7000С,выдержка составляла 3.5 часа в вакууме. Рентгеноструктурный анализотожжённого образца показалвыделение сложных карбидов W3Co3C изтвердого раствора. Дифракционный спектр образца показан на рисунке 5.41.160Однородное распределение элементов и мелкозернистая структура неизменилась (рисунок 5.42 - структура после термообработки, рисунок 5.17 структура до термообработки).
На рисунке 5.43 видны выделившиеся изтвердого раствора карбиды. Средняя твердость после термообработкиповысилось с 540 до 700 единиц в HV0,05. Коэффициент интенсивностиизнашивания составил 0,8±0,2 х10-13, м3/(м∙Н), что дало лучший результат всравнении собразцом без термообработки и литым чугуном ЧХ28Д2.Результаты приведены в таблице 5.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
