Wcco versterking verhoogt slijtvastheid van Gcr15 staal via SLM-methode

Stel je een technologische doorbraak voor die de levensduur van precisielagers aanzienlijk zou kunnen verlengen en tegelijkertijd de onderhoudskosten van slijtage zou kunnen verminderen.Traditioneel GCr15-lagerstaal mislukt vaak onder veeleisende omstandighedenEen nieuwe studie onderzoekt het potentieel van selectief lasersmelten (SLM), een opkomende additieve fabricage-techniek, om de mogelijkheden van de productie van additieven te verbeteren.het produceren van WC-Co versterkte GCr15-lagers van hoogwaardige staalcomposites die voldoen aan de kritieke beperkingen van conventionele productiemethoden.

Selectieve lasersmelting (SLM) heeft veel aandacht gekregen als een geavanceerde additieve productietechnologie.constructie van driedimensionale componenten met complexe geometrieën. de unieke kenmerken van SLM's, met inbegrip van micro smeltpools (ongeveer 100 μm), snelle koeling (10^{6 tot 8}K/s) en cumulatieve cyclische warmtebehandeling resulteren in onderscheidende microstructuren en superieure mechanische eigenschappen.

GCr15 lager staal wordt veel gebruikt in lagers en malen vanwege zijn uitstekende hardheid, sterkte, slijtvastheid en corrosiebestendigheid.het oppervlak ervan blijft gevoelig voor slijtage door wrijvingConventioneel productieproces leidt vaak tot het scheiden van carbiden en overgrote carbiden, waardoor de duurzaamheid van de onderdelen verder wordt aangetast en de toepassingen in geavanceerde productie worden beperkt.

Recente onderzoeken hebben aangetoond dat metalen matrixcomposites die met deeltjes zijn versterkt, via SLM kunnen worden geproduceerd.en een hoog smeltpuntDeze studie is een pionier in de directe integratie van WC-Co-versterking in GCr15-lagerstaal via SLM-technologie.

Het onderzoek gebruikte een mengsel van WC-Co-deeltjes en GCr15-poeder als grondstoffen.Na een gelijkmatig mengsel door middel van kogelmolenHet poedermengsel werd met behulp van een apparatuur met een 500 W-vezellaser SLM verwerkt.

Belangrijke procesparameters, waaronder laservermogen, scansnelheid, luikverdeling en laagdikte, werden geoptimaliseerd om hoogdichte composieten met superieure mechanische eigenschappen te bereiken.

• SEM en XRD voor microstructurele en fasecompositieanalyse
• Optische microscopie voor microstructurele waarneming
• Vickers-hardheidstest (200 g belasting, 15 s verblijfstijd)
• Test van slijtage op bal op schijf met Si₃N₄keramische ballen (5N-belasting, snelheid 0,1 m/s, glijafstand van 1000 m)
• Berekening van slijtage door middel van de meet van de doorsnede van het versleten oppervlak

De door SLM vervaardigde composieten vertoonden dichte structuren met een uniforme WC-Co-deeltjesverdeling.De GCr15-matrix vertoonde fijne cellulaire structuren (1-2μm) met nanoschaal-afscheidingen aan de celgrenzenEr werd een uitstekende verbinding tussen de WC-Co-deeltjes en de matrix waargenomen zonder aanzienlijke porositeit of scheuren.

XRD-analyse bevestigde de aanwezigheid van α-Fe-, WC- en Co-fasen zonder nieuwe fasevorming, wat wijst op minimale chemische interactie tijdens de verwerking.WC-Co-additie verfijnde de matrixkorrelstructuur door middel van heterogene nucleatie.

De composieten toonden opmerkelijke verbeteringen aan:

• Significante stijging van de hardheid in vergelijking met zuiver GCr15
• Dramatische vermindering van slijtage
• 10 gewichtspercenten WC-Co-samenstelling bereikt 850HV hardheid
• Verminderde slijtage tot 1,2 × 10⁻⁶mm³N^{- 1}m^{- 1}

De superieure hardheid komt voort uit de intrinsieke eigenschappen van WC-Co en de beperking van dislocatiebewegingen.

Pure GCr15 vertoonde ruwe slijtage met duidelijk ploegen en puin, kenmerkend voor slijtage door slijtage. WC-Co-composites vertoonden gladdere oppervlakken met minder ploegen.Uitstekenende WC-Co-deeltjes voorzien van draagvermogen en smering, waardoor slijtage effectief wordt onderdrukt.

• Effectieve vervaardiging van goed gebonden WC-Co/GCr15-composites via SLM
• Betekenisvolle verfijning van granen en verbetering van de mechanische eigenschappen
• Effectieve slijtagebestrijding door WC-Co-inbrenging

Hoewel het veelbelovend is, blijven er uitdagingen in de optimalisatie van processen, de controle van de deeltjesverdeling en de kostenreductie voor industriële toepassing.In de toekomst moeten deze aspecten worden onderzocht om het potentieel van SLM in geavanceerde lagerepplicaties ten volle te benutten..