Лазер унтраах технологид тохиромжтой материалын төрөл ба шинж чанарын шинжилгээ

I. Хар металл материал (одоогоор хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг)

1. Дунд болон өндөр нүүрстөрөгчийн ган (нүүрстөрөгчийн агууламж 0.3% ~ 0.8%), ердийн материал:

45 ган (өндөр чанартай дунд зэргийн нүүрстөрөгчийн бүтцийн ган), JIS стандартууд болох ASTM 1045/080M46 болон DIN C45-д S45C гэж тэмдэглэгдсэн бөгөөд дараах химийн найрлагатай дээд зэрэглэлийн нүүрстөрөгчийн бүтцийн ган юм: 0.42-0.50% нүүрстөрөгч (C), 0.17-0.37% цахиур (Si), 0.50-0.80% манган (Mn), болон ≤0.25% хром (Cr). Энэхүү олон талын хэрэглээтэй материал нь хүйтэн/халуунаар маш сайн ажиллах чадвар, дээд зэргийн механик шинж чанар, өртөг хэмнэлттэй байдал, өргөн хэрэглээг харуулдаг тул үйлдвэрлэлийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч түүний гол хязгаарлалт нь хатууралтын чадвар багатай тул том хөндлөн огтлолын хэмжээс эсвэл өндөр нарийвчлалын стандарт шаарддаг эд анги үйлдвэрлэхэд тохиромжгүй болгодог.

T8 ган: Бөхөөх болон хатаах дараа өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй эвтектоид нүүрстөрөгчийн багажны ган боловч халуунаар хатуурах чадвар бага, хатуурах чадвар муу, боловсруулалтын явцад хэт халалтанд өртөмтгий зэрэг хязгаарлалттай. Энэхүү материал нь GB/T 1298 цувралын стандартад нийцсэн бөгөөд нүүрстөрөгчийн агууламж 0.75% - 0.84% ​​хооронд байдаг тул энгийн хэлбэртэй хүйтэн хэлбэржүүлэгч хэв болон зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд тохиромжтой. Бөхөөх процесст 780-800℃°C температурт усаар хөргөх шаардлагатай байдаг бол 250℃°C-аас дээш температурт хатаах нь хэмжээст тогтвортой байдлыг хангадаг. Гэсэн хэдий ч цохилтын ачааллын эсэргүүцэл шаарддаг хэрэглээнд хэрэглэхийг зөвлөдөггүй.

65Mn ган: Дулааны боловсруулалт болон хүйтэн зурах хатууралтын дараа өндөр бат бэхтэй, уян хатан чанар сайтай, уян хатан чанар сайтай пүрштэй ган бүтээгдэхүүн. Ижил гадаргуугийн нөхцөл байдал болон бүрэн хатууралтын үед түүний ядаргааны хязгаар нь таван өнгийн хайлшин пүрштэй тохирч байна. Гэсэн хэдий ч хатууралтын чадвар муутай тул голчлон даралт тохируулах/хурд зохицуулах пүрш, хүч хэмжих пүрш, ерөнхий механик дугуй/тэгш өнцөгт мушгиа пүрш, эсвэл жижиг машин механизмын утсан ган пүрш зэрэг жижиг хэмжээтэй пүршүүдэд ашиглагддаг. Хатууруулах нөлөө: Гадаргуугийн хатуулаг нь 55-65 HRC хүрдэг бөгөөд хатуурсан давхаргын гүн нь 0.2~1.5 мм бөгөөд жигд мартенсит бүтэцтэй бөгөөд элэгдэлд тэсвэртэй байдал мэдэгдэхүйц сайжирдаг (жишээлбэл, 45 гангийн элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь бөхөөсний дараа 4-6 дахин нэмэгддэг). Араа, зүү, голын эд ангиудад тохиромжтой. Механизм: Хангалттай нүүрстөрөгчийн агууламж нь элбэг дэлбэг мартенсит үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хурдан лазер халаах үед бүрэн аустенитизацид орж, өөрөө хөргөх бөхөөлтийн замаар бүрэн фазын хувирал хийдэг.

2. Хайлшин бүтцийн ган (Cr, Ni, Mo болон бусад элементүүдийг нэмнэ), ердийн материал:

40Cr: (40Cr нь GB3077-д тодорхойлсон "хайлш бүтцийн ган" ангилалд багтдаг. Энэ ган нь 0.37%-0.44% нүүрстөрөгч агуулдаг бөгөөд энэ нь 45 гангаас арай бага бөгөөд Si болон Mn-ийн агууламжтай харьцуулах боломжтой. Энэ нь 0.80%-1.10% Cr агуулдаг. Халуун цувимал хэрэглээнд энэхүү 1% Cr агууламж нь үндсэндээ үр дүнгүй байдаг, учир нь хоёр зэрэг нь ижил төстэй механик шинж чанартай байдаг. 40Cr нь 45 гангийн хоёр дахин үнэтэй тул эдийн засгийн үндэслэлээр боломжтой үед 45 ган ашиглахад хүргэдэг.)

35CrMo: 35CrMo нь Германы 1.7220 стандарт, Британийн 708A37 стандарт, Францын 35CD4 стандарт гэх мэт стандартад нийцсэн хайлшин бүтцийн ган (хайлшаар бөхөөж, хатууруулсан ган)-ийн техникийн үзүүлэлтийн код бөгөөд GB/T 3077-2015 стандартын шаардлагыг хангасан. Энэ нь нүүрстөрөгчийн эквивалент 0.72% -тай тэнцүү бөгөөд гагнуурын чанар муу тул урьдчилан халаах арга хэмжээ авах шаардлагатай. Энэхүү ган нь өндөр статик бат бэх, цохилтын хатуулагтай, суналтын бат бэх ≥985MPa ба урсах бат бэх ≥835MPa бөгөөд 500℃ хүртэл урт хугацааны ажиллах температурыг тэсвэрлэх чадвартай. Энэ нь гулсмал тээрэмд хурдны хайрцаг, тахир гол, холбогч саваа, уурын турбины гол зэрэг өндөр ачаалалтай механик эд анги үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.

20CrMnTi: 0.17%-0.24% нүүрстөрөгчийн агууламжтай карбюраторжуулсан ган бөгөөд автомашины үйлдвэрлэлд хурдны хайрцагны араанд түгээмэл хэрэглэгддэг. Дунд зэргийн хатуурлын карбюраторжуулсан ган (Cr-Mn-Ti) тул өндөр бага температурын цохилтын бат бөх чанарыг хадгалахын зэрэгцээ онцгой хатууралтыг харуулдаг. Гадаргуугийн карбюраторжуулах хатуурлын зориулалтаар тусгайлан бүтээгдсэн энэхүү ган нь хамгийн бага деформаци, гайхалтай ядралын эсэргүүцэлтэй маш сайн боловсруулалтын чадварыг харуулдаг. Үүний үндсэн хэрэглээнд голын эд анги, поршений эд анги, автомашин болон нисэх онгоцны тусгай эд анги үйлдвэрлэх орно.

Угаах нөлөө: Хатуулаг нь 60-70 HRC хүрч, хатуурсан давхаргын гүн 0.3-2 мм, хайлшин элементүүд нь хатуурах чадвар болон зэврэлтээс хамгаалах чадварыг сайжруулдаг (жишээлбэл, 35CrMo араагаар хатаж дууссаны дараа ядрах хүч 30% -иар нэмэгддэг).

Тэмдэглэл: Хайлшийн өндөр агууламж нь лазерын шингээлтийн хурдыг бууруулж болзошгүй тул харлуулах боловсруулалт (фосфатжуулалт болон бүрэх гэх мэт)-ээр дамжуулан энерги шингээлтийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай.

3. Цутгамал төмөр (саарал цутгамал төмөр, уян хатан цутгамал төмөр), ердийн материал:

HT300: Энэ нь перлит төрлийн өндөр бат бэхтэй саарал цутгамал төмрийг хэлдэг бөгөөд GB 9439-88 үндэсний стандартыг хэрэгжүүлдэг бөгөөд "HT" нэр нь саарал цутгамал төмрийг илэрхийлдэг бөгөөд "300" нь 30 мм диаметртэй туршилтын савааны хамгийн бага суналтын бат бэх нь 300MPa болохыг илтгэнэ.

QT600-3: QT600-3 нь дунд болон өндөр бат бэх, дунд зэргийн хатуулаг ба уян хатан чанар, өндөр цогц гүйцэтгэл, сайн элэгдэлд тэсвэртэй ба чичиргээг намсгах, сайн цутгах процессын шинж чанартай, янз бүрийн дулааны боловсруулалтаар шинж чанараа өөрчлөх боломжтой перлитийн биет уян хатан төмөр юм.

Угаах нөлөө: Гадаргуугийн хатуулаг нь 45~55 HRC хүрч, хатуурсан давхаргын гүн 0.1~0.8 мм хүрч, мартенсит + үлдэгдэл аустенит бүтэц нь бал чулуун фазын эргэн тойронд үүсдэг бөгөөд энэ нь нунтаглахаас хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлдэг (жишээлбэл, машины багажны чиглүүлэгч төмөр замын үрэлтийн коэффициентийг бөхөөсний дараа 20% -иар бууруулдаг).

II. Төмөр бус металлууд болон тэдгээрийн хайлшууд (шинээр гарч ирж буй хэрэглээний салбарууд)

1. Титан хайлш (Ti-6Al-4V гэх мэт)

Титаны хайлш гэдэг нь титан болон бусад металлаар хийсэн янз бүрийн хайлшийг хэлдэг. Титан нь 1950-иад онд боловсруулсан, бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр халуунд тэсвэртэй чухал бүтцийн металл юм.

Хатууруулах шинж чанарууд: Лазер халаалт нь гадаргуу дээр хэт ханасан мартенсит үүсэхийг дэмждэг бөгөөд хатуулгийг 300 HV-ээс 500~600 HV хүртэл нэмэгдүүлдэг бөгөөд сайн бат бөх чанарыг хадгалдаг (агаарын тээврийн хөдөлгүүрийн ир арматурт тохиромжтой).

  Техникийн хүндрэл: Титан хайлш нь лазерын ойлтын өндөр чадвартай (ойролцоогоор 70%) тул гадаргууг урьдчилан боловсруулах (элс цацах гэх мэт) эсвэл хэт ягаан туяаны лазер (долгионы урт 355 нм, ойлтын түвшин 30%-иас бага) ашиглах хэрэгтэй.

2. Хөнгөн цагаан хайлш (2xxx цуврал, 7xxx цуврал)

Энэ нь зэс, цахиур, магни, цайр, манган зэрэг нэмэлт элементүүдийг агуулсан хөнгөн цагаан дээр суурилсан хайлшийн материал юм. Элементийн харьцааны тохируулгын тусламжтайгаар энэ нь аж үйлдвэрийн цэвэр хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагаан-зэсийн хайлшийг хамарсан 1XXX-ээс 8XXX цувралыг үүсгэдэг. Үүний төлөвийн кодын систем нь F (чөлөөт боловсруулалт) болон O (шаралт) зэрэг таван үндсэн төлөв дээр суурилдаг бөгөөд T6 зэрэг нарийвчилсан кодууд нь бат бөх чанар болон зэврэлтээс хамгаалах шинж чанарыг нарийн хянах боломжийг олгодог.

Ууршуулах механизм: Хатуу уусмалын бэхжилтийг лазерыг хурдан халаах замаар хийдэг бөгөөд өөрөө хөргөсний дараа мета тогтвортой тунадасжсан фаз үүсдэг (жишээлбэл, 7075 хөнгөн цагаан хайлшийн хатуулаг нь бөхөөсний дараа 150 HV-ээс 220 HV хүртэл нэмэгддэг).

Аппликейшны хязгаарлалтууд: Хөнгөн цагаан хайлш нь дулаан дамжуулах чадвар сайтай (дулаан дамжуулах чадвар нь ойролцоогоор 200 Вт/м К), халаалтын үр ашгийг хангахын тулд өндөр хүчин чадалтай лазер (≥2 кВт) шаардлагатай бөгөөд дулааны стрессийн деформацийг бий болгоход хялбар байдаг.

3. Цагаан тугалганы хайлш (гууль, хүрэл)

Энэ нь нэг буюу хэд хэдэн нэмэлт элемент бүхий цэвэр зэсээс бүрдсэн хайлш юм. Хэрэглээ: Элэгдэлд тэсвэртэй эд ангиудын гадаргуугийн хатуурал (жишээ нь, холхивч, хавхлага). Лазераар бөхөөсний дараа гадаргуу нь нанокристалл бүтэц үүсгэж, хатуулгийг 15%-30% -иар нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч зэсийн матриц зөөлөрөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд халаалтын температурыг хянах шаардлагатай.

III. Тусгай функциональ материалууд

1. Нунтаг металлургийн материалууд (жишээ нь, төмөр дээр суурилсан болон зэс дээр суурилсан нунтаг металлургийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд) Давуу талууд: Сүвэрхэг бүтэц нь тосолгооны тосыг хадгалах боломжтой бөгөөд лазераар бөхөөсний дараа гадаргуу нь нягтардаг. Хатуулаг нь 20-30 HRC-ээс 50-55 HRC хүртэл нэмэгддэг тул өөрөө тослох холхивчид тохиромжтой.

2. Гадаргуугийн бүрэх материал (жишээ нь, дулааны шүршигч бүрхүүл ба бүрэх давхарга) Ердийн хэрэглээ: Нүүрстөрөгчийн ган гадаргуу дээр цацагдсан WC-Co бүрхүүлийг лазераар бөхөөсний дараа "мартенсит матриц + цементжүүлсэн карбидын фаз" нийлмэл бүтэц үүсч, 1000 HV-ээс дээш хатуулагтай болдог. Эдгээр материалыг уул уурхайн машин механизмын элэгдэлд тэсвэртэй эд ангиудад ашигладаг.

IV. Лазер унтраалтад тохиромжгүй материалууд

Бага нүүрстөрөгчийн ган (нүүрстөрөгчийн агууламж Нүүрстөрөгчийн агууламж хангалтгүйгээс шалтгаалан мартенситын хувирал хамгийн бага бөгөөд хатууралтын нөлөө муутай (хатуулаг нэмэгдэх

Цэвэр аустенит зэвэрдэггүй ган (жишээ нь, 316L): Мартенсит хувиргах чадваргүй. Лазер халаалт нь зөвхөн ажлын хатууралтыг хязгаарлагдмал хатуулагтайгаар сайжруулдаг (ойролцоогоор 15% -20%).