Η ενίσχυση Wcco αυξάνει την αντοχή στην φθορά του χάλυβα Gcr15 μέσω της μεθόδου SLM

Φανταστείτε μια τεχνολογική ανακάλυψη που θα μπορούσε να παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των ρουλεμάντων ακριβείας, μειώνοντας ταυτόχρονα το κόστος συντήρησης που προκαλείται από την φθορά.Το παραδοσιακό χαλύβδινο ελαστικό GCr15 συχνά αποτυγχάνει υπό απαιτητικές συνθήκεςΜια νέα μελέτη διερευνά τις δυνατότητες της επιλεκτικής λιπαντικής με λέιζερ (SLM), μιας αναδυόμενης τεχνικής πρόσθετης κατασκευής.για την παραγωγή υψηλής απόδοσης συνθετικών χάλυβα GCr15 ενισχυμένων με WC-Co που αντιμετωπίζουν κρίσιμους περιορισμούς των συμβατικών μεθόδων παραγωγής.

Η επιλεκτική λιπαντική λέιζερ (SLM) έχει κερδίσει σημαντική προσοχή ως προηγμένη τεχνολογία πρόσθετης κατασκευής.κατασκευή τρισδιάστατων κατασκευαστικών στοιχείων με σύνθετες γεωμετρίες. τα μοναδικά χαρακτηριστικά του SLM, συμπεριλαμβανομένων των μικρο-πηλαίων τήξης (περίπου 100 μm), της ταχείας ψύξης (10^{6 έως 8}Η αλληλεπίδραση μεταξύ της θερμικής επεξεργασίας και της σωρευτικής κυκλικής θερμικής επεξεργασίας οδηγεί σε χαρακτηριστικές μικροδομές και ανώτερες μηχανικές ιδιότητες.

Ο χάλυβας ελαστικών GCr15 χρησιμοποιείται ευρέως σε ελαστικά και καλούπια λόγω της εξαιρετικής σκληρότητάς του, της αντοχής, της αντοχής στην φθορά και της αντοχής στη διάβρωση.η επιφάνεια του παραμένει ευάλωτη σε φθορά που προκαλείται από τριβήΟι συμβατικές μέθοδοι κατασκευής οδηγούν συχνά σε διαχωρισμό καρβιδίων και υπερμεγέθη καρβιδίων, θέτοντας περαιτέρω σε κίνδυνο την αντοχή των εξαρτημάτων και περιορίζοντας τις εφαρμογές στην προηγμένη κατασκευή.

Πρόσφατες έρευνες έχουν αποδείξει την εφικτότητα της παραγωγής σύνθετων μετάλλων με ενισχυμένη με σωματίδια μήτρα μέσω SLM.και υψηλό σημείο τήξηςΗ μελέτη αυτή είναι πρωτοπόρος στην άμεση ενσωμάτωση της ενίσχυσης WC-Co στον ελαστικό χάλυβα GCr15 μέσω της τεχνολογίας SLM.

Η έρευνα χρησιμοποίησε ένα μείγμα σωματιδίων WC-Co και σκόνης GCr15 ως πρώτες ύλες.Μετά από ομοιόμορφη ανάμειξη με σφαιρική άλεση, το μείγμα σκόνης υποβλήθηκε σε επεξεργασία SLM χρησιμοποιώντας εξοπλισμό εξοπλισμένο με λέιζερ ινών 500W.

Οι βασικές παραμέτροι της διαδικασίας, όπως η ισχύς λέιζερ, η ταχύτητα σάρωσης, η απόσταση μεταξύ των καταβολών και το πάχος στρώματος βελτιστοποιήθηκαν για να επιτευχθούν σύνθετα υψηλής πυκνότητας με ανώτερες μηχανικές ιδιότητες.

• Η SEM και η XRD για ανάλυση μικροδομικής και φάσης σύνθεσης
• Οπτική μικροσκόπηση για την παρατήρηση μικροδομών
• Δοκιμασία σκληρότητας Vickers (φόρτωση 200 g, χρόνος διαμονής 15 δευτερολέπτων)
• Δοκιμή φθοράς με σφαίρα πάνω σε δίσκο με χρήση Si₃N₄κεραμικές σφαίρες (5N φορτίο, ταχύτητα 0,1 m/s, απόσταση οδικής κίνησης 1000 m)
• Υπολογισμός της ταχύτητας φθοράς με τη μέτρηση της διατομής της φθαρμένης επιφάνειας

Τα σύνθετα που κατασκευάστηκαν με SLM παρουσίαζαν πυκνή δομή με ομοιόμορφη κατανομή σωματιδίων WC-Co.Η μήτρα GCr15 παρουσίασε λεπτές κυτταρικές δομές (1-2μm) με ρύπους σε νανοκλίμακα στα όρια των κυττάρωνΠαρατηρήθηκε εξαιρετική σύνδεση μεταξύ των σωματιδίων WC-Co και της μήτρας, χωρίς σημαντική πορώσεια ή ρωγμή.

Η ανάλυση XRD επιβεβαίωσε την παρουσία α- Fe, WC και Co φάσεων χωρίς σχηματισμό νέας φάσης, γεγονός που δείχνει ελάχιστη χημική αλληλεπίδραση κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας.Η προσθήκη WC-Co βελτίωσε τη δομή των κόκκων του πίνακα μέσω ετερογενούς πυρήνα.

Οι σύνθετοι δείχνουν αξιοσημείωτες βελτιώσεις:

• Σημαντική αύξηση σκληρότητας σε σύγκριση με την καθαρή GCr15
• Δραματική μείωση του ποσοστού φθοράς
• 10 wt.% WC-Co σύνθεση που επιτυγχάνει σκληρότητα 850HV
• Το ποσοστό φθοράς μειώθηκε σε 1,2 × 10^-6χμ³N^{- 1}m^{- 1}

Η ανώτερη σκληρότητα οφείλεται στις εγγενείς ιδιότητες του WC-Co και τον περιορισμό της κίνησης εξάρθρωσης.

Το καθαρό GCr15 έδειξε τραχές επιφάνειες φθοράς με εμφανή ορυχεία και συντρίμμια, χαρακτηριστικά της φθοράς από το αβραστικό.Τα προεξέχοντα σωματίδια WC-Co παρέχουν αντοχή φορτίου και λίπανση, με αποτελεσματική καταστολή της φθοράς από την αβραίωση.

• Η αποτελεσματική κατασκευή καλά συνδεδεμένων συνθετικών υλικών WC-Co/GCr15 μέσω SLM
• Σημαντική διύλιση των σιτηρών και βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων
• Αποτελεσματική καταστολή της φθοράς από το ακαθαρτικό μέσω της ενσωμάτωσης WC-Co

Παρόλο που είναι πολλά υποσχόμενα, παραμένουν προκλήσεις στην βελτιστοποίηση των διαδικασιών, τον έλεγχο της κατανομής σωματιδίων και τη μείωση του κόστους για την βιομηχανική υιοθέτηση.Οι μελλοντικές έρευνες θα πρέπει να εξετάσουν αυτές τις πτυχές για να αξιοποιηθούν πλήρως οι δυνατότητες του SLM σε προηγμένες εφαρμογές ρουλεμάντων.