Wcco wzmocnienie zwiększa odporność na zużycie stali Gcr15 za pomocą metody SLM

Wyobraźmy sobie przełom technologiczny, który mógłby znacznie wydłużyć żywotność łożysk precyzyjnych, przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów konserwacji spowodowanych zużyciem.Tradycyjna stal łożyskowa GCr15 często ulega awarii w trudnych warunkachW nowym badaniu bada się potencjał selektywnego topienia laserowego (SLM), nowej techniki produkcji dodatków, która ma na celu zwiększenie efektywności produkcji.wytwarzanie wysokowydajnych kompozytów stalowych z łożyskami GCr15 wzmocnionymi WC-Co, które rozwiązują krytyczne ograniczenia konwencjonalnych metod produkcji.

Selekcyjne stopienie laserowe (SLM) zyskało znaczną uwagę jako zaawansowana technologia produkcji dodatków.konstrukcja trójwymiarowych elementów o złożonych geometriachUnikalne cechy SLM łącznie z mikromieczeniami (około 100 μm), szybkim chłodzeniem (10^6-8K/s) oraz kumulacyjna cykliczna obróbka cieplna® dają charakterystyczne mikrostruktury i wyższe właściwości mechaniczne.

Stal łożyskowa GCr15 jest szeroko stosowana w łożyskach i formie ze względu na jej doskonałą twardość, wytrzymałość, odporność na zużycie i odporność na korozję.jego powierzchnia pozostaje podatna na zużycie spowodowane tarciemKonwencjonalne metody produkcji często prowadzą do segregacji węglowodorów i nadmiarowych węglowodorów, co dodatkowo zagraża trwałością komponentów i ogranicza zastosowania w zaawansowanej produkcji.

Ostatnie badania wykazały wykonalność produkcji kompozytów metalowych wzmocnionych cząstkami poprzez SLM. WC-Co, znane ze swojej wysokiej twardości, niskiego współczynnika tarcia,i wysoka temperatura topnieniaBadanie to jest pionierem w bezpośrednim włączeniu wzmocnienia WC-Co do stali łożyskowej GCr15 za pomocą technologii SLM.

W badaniu wykorzystano jako surowiec mieszaninę cząstek WC-Co i proszku GCr15. Proszek GCr15 miał rozkład wielkości cząstek 15-53 μm, podczas gdy cząstki WC-Co miały średnio 5 μm średnicy.Po jednolitej mieszaniu za pomocą frezowania kulkowego, mieszanina proszkowa została poddana obróbce SLM za pomocą urządzeń wyposażonych w laser włóknisty o mocy 500 W.

Kluczowe parametry procesu, w tym moc lasera, prędkość skanowania, odległość między lukami i grubość warstwy, zostały zoptymalizowane w celu uzyskania kompozytów o wysokiej gęstości o wyższych właściwościach mechanicznych.

• SEM i XRD do analizy składu mikrostruktury i fazy
• Mikroskopia optyczna do obserwacji mikrostruktur
• Badanie twardości Vickers (200 g obciążenia, czas trwania 15 s)
• Badanie zużycia na płycie z wykorzystaniem Si₃N₄kulki ceramiczne (obciążenie 5N, prędkość 0,1 m/s, odległość przesuwania 1000 m)
• Obliczenie szybkości zużycia poprzez pomiar powierzchni przekroju poprzecznego zużytej powierzchni

Kompozyty wytwarzane z SLM wykazywały gęste struktury z jednolitym rozkładem cząstek WC-Co.Matryca GCr15 wykazała precyzyjne struktury komórkowe (1-2 μm) z nanoskalowymi osadami na granicach komórekDoskonałe wiązanie powierzchniowe między cząstkami WC-Co a matrycą obserwowano bez znaczącej porowatości lub pęknięć.

Analiza XRD potwierdziła obecność faz α-Fe, WC i Co bez tworzenia nowej fazy, co wskazuje na minimalną interakcję chemiczną podczas przetwarzania.Dodanie WC-Co usprawniło strukturę ziaren macierzystej poprzez heterogenne nukleacje.

Kompozyty wykazały niezwykłe ulepszenia:

• Znaczący wzrost twardości w porównaniu z czystym GCr15
• Dramatyczne zmniejszenie zużycia
• 10 wt. % WC-Co osiąga twardość 850HV
• Wskaźnik zużycia zmniejszony do 1,2 × 10⁻⁶mm³N⁻¹m⁻¹

Wyższa twardość wynika z wewnętrznych właściwości WC-Co i ograniczenia ruchu wykształcenia.

Czyste GCr15 wykazywało szorstkie powierzchnie zużycia z wyraźnym oraniem i gruzami, charakterystycznymi dla zużycia ścierającego.Wybrzuszone cząstki WC-Co zapewniają nośność i smarowanie, skutecznie tłumiąc zużycie ścierające.

• Skuteczne wytwarzanie dobrze połączonych kompozytów WC-Co/GCr15 za pomocą SLM
• Znacząca rafinacja ziaren i poprawa właściwości mechanicznych
• Skuteczne tłumienie zużycia ściernika poprzez włączenie WC-Co

Choć obiecujące, wyzwania pozostają w optymalizacji procesów, kontroli dystrybucji cząstek i redukcji kosztów przyjmowania przez przemysł.Przyszłe badania powinny uwzględnić te aspekty, aby w pełni wykorzystać potencjał SLM w zaawansowanych zastosowaniach łożysk.