eng
Выпуск #2/2025
В. П. Бирюков, Я. А. Горюнов, А. Н. Миряха
Определение механических и триботехнических характеристик покрытий при лазерной широкополосной наплавке сталей
Определение механических и триботехнических характеристик покрытий при лазерной широкополосной наплавке сталей
Просмотры: 1999
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2025.19.2.130.140
В работе рассмотрены результаты металлографических и триботехнических испытаний образцов стали 20Х13 и образцов стали 20Х13 с лазерной широкополосной наплавкой порошком 20Х13. Наплавленный слой имел дендритную разноориентированную структуру. Микротвердость покрытия составляла 501–575 HV. Установлено, что интенсивность изнашивания наплавленного покрытия в 3,16 раза ниже, чем основного материала. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние коэффициенты трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы 0,078. Производительность лазерной широкополосной наплавки в 5–7 раз выше, чем при обработке расфокусированным лучом.
В работе рассмотрены результаты металлографических и триботехнических испытаний образцов стали 20Х13 и образцов стали 20Х13 с лазерной широкополосной наплавкой порошком 20Х13. Наплавленный слой имел дендритную разноориентированную структуру. Микротвердость покрытия составляла 501–575 HV. Установлено, что интенсивность изнашивания наплавленного покрытия в 3,16 раза ниже, чем основного материала. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние коэффициенты трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы 0,078. Производительность лазерной широкополосной наплавки в 5–7 раз выше, чем при обработке расфокусированным лучом.
Теги: friction factor laser cladding microhardness wear rate интенсивность изнашивания коэффициент трения лазерная наплавка микротвердость
Определение механических и триботехнических характеристик покрытий при лазерной широкополосной наплавке сталей
В. П. Бирюков 1, Я. А. Горюнов 1, А. Н. Миряха 2
1. Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия
2. ООО НПП «ИНЖЕКТ», г. Саратов, Россия
В работе рассмотрены результаты металлографических и триботехнических испытаний образцов стали 20Х13 и образцов стали 20Х13 с лазерной широкополосной наплавкой порошком 20Х13. Наплавленный слой имел дендритную разноориентированную структуру. Микротвердость покрытия составляла 501–575 HV. Установлено, что интенсивность изнашивания наплавленного покрытия в 3,16 раза ниже, чем основного материала. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние коэффициенты трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы 0,078. Производительность лазерной широкополосной наплавки в 5–7 раз выше, чем при обработке расфокусированным лучом.
Ключевые слова: лазерная наплавка, микротвердость, интенсивность изнашивания, коэффициент трения
Статья получена: 13.01.2025
Статья принята 03.02.2025
Введение
Разработка новых технологий лазерной порошковой наплавки является важной задачей современного машиностроения. Ниже представлены материалы исследований, проведенные зарубежными и отечественными авторами в области разработки технологий лазерной наплавки. Материалом основы [1] образцов с размерами 76,0 × 25,4 × 10,0 мм была выбрана сталь AISI 1020 (0,18–0,23%C). Для лазерной наплавки использовали порошок Ni-Cr-B-Si с размером частиц 53–150 мкм марки 1545-00 с заявленной твердостью 490 HV30 и плотностью 7,1 г / см3. Образцы были наплавлены с помощью волоконного лазерного источника фирмы «IPG PHOTONICS» при мощности излучения 1,05, 1,4, 1,75 кВт, скорости перемещения луча 5 (С1), 21,7 (С2), 30 (С3) мм/с коэффициенте перекрытия дорожек 30%. Испытания образцов на абразивное изнашивание выполняли по стандарту ASTM G65 по схеме: «кольцевая поверхность эластичного круга – плоский образец (материал основы, покрытие)» с подачей в зону трения кварцевого песка гравитационным способом. Результаты испытаний на абразивное изнашивание показали, что образцы С1 имели максимальную абразивную стойкость, за ними по убыванию абразивной стойкости следовали образцы С2 и С3. На образцах С2 и С3 были обнаружены поперечные трещины, что, по мнению авторов, можно было предотвратить предварительным подогревом образцов.
Для изготовления образцов [2] была выбрана сталь 45, которая широко использовалась в производстве гидроцилиндров. Для лазерной наплавки использовали стандартный металлический порошок марки 316L с размером частиц 53–150 мкм. Обработка образцов была проведена на дисковом лазере (TruDisk 4002, Германия) с длиной волны 1030 нм в среде защитного газа, аргона, с расходом 10 л / мин при комнатной температуре, мощности излучения 2 600 Вт, скорости сканирования 10 мм / с и коэффициенте перекрытия дорожек наплавки 50%. Триботехнические испытания проводили по схеме: «шар (Si3N4, диаметром 4 мм с твердостью 78 HRC) – плоский образец) при нагрузке 5 Н и частоте вращения 100 мин−1 с продолжительностью цикла 30 мин. Для испытаний на износ и коррозионную стойкость были изготовлены дисковые образцы размером диаметром 40 и толщиной 10 мм. Нагрев образцов в соляной ванне проводился при температуре 1 050 °C в течение 1 часа в печи для термообработки с последующим охлаждением на воздухе.
Микротвердость наплавленных покрытий составляла 170–200 HV, а после нагрева в соляной ванне она составила 240–280 HV. Повышение коррозионной стойкости наплавленного слоя порошком 316L, обработанного в соляной печи, объяснялось повышением микротвердости поверхности. Типичным механизмом разрушения при коррозионном износе был абразивный износ и пластическая деформация, в то время как основным механизмом разрушения при нормальных условиях износа были хрупкое разрушение микрозон и абразивный износ. Коррозионная среда ускоряла процесс изнашивания примерно в 3 раза по сравнению с тем, что происходило без коррозионного воздействия.
Для экспериментов [3] по лазерной наплавке использовали образцы стали 27SiMn диаметром 150 мм и толщиной 60 мм. В качестве наплавочного порошка использовался сплав на основе железа с добавками Cr, Ni и Si (средняя твердость 51 HRC) со средним размером частиц 38 мкм сферической формы, что обеспечивало его лучшую текучесть. Наплавку образцов выполняли на лазерной установке RFL-C4000 (Raycus Fiber Laser, Ухань, Китай) с коаксиальной подачей порошка аргоном, который также использовали для защиты расплавленного металла при мощности лазера 2,7 кВт и степени перекрытия дорожек 80%.
Триботехнические испытания проводили на многофункциональной машине трения (CFT-I, Чжункекайхуа, Ланьчжоу, Китай) без смазочного материала по схеме: «шар (Si3N4, диаметром 5 мм) – образец с покрытием» при нормальной нагрузке 30 Н, частоте вращения 500 мин–1 и времени цикла 30 мин. Для определения характеристик наплавленного покрытия изготавливали образцы двух видов А (верхняя область наплавленного слоя, толщина которого составляла 1,1 мм) и Б (средняя область облицовочного слоя, толщина от подложки после проточки составляла 0,55 мм). Наплавленный слой образца А содержал больше соединений металлов и карбидных фаз с мелкими зернами, а структура образца Б состояла в основном из удлиненных дендритов. Микротвердость образца Б была выше, чем у образца А. Стойкость образца Б к истиранию примерно в 2,7 раза выше, чем у образца A. Механизм износа образца A заключался в адгезионном и абразивном износе, а для образца Б – в абразивном износе.
В качестве подложки [4] была использована пластина из нержавеющей стали SS316L размером 100 × 20 × 60 мм. Для лазерной наплавки применяли порошок WC-NiCrMo с размером сферических частиц 30–53 мкм. Для наплавки была использована диодная лазерная система с гибким волокном LDF400-2000 (1600 Вт) с круглым пятном диаметром 4 мм и диодная лазерная система FL-DLight‑3000-976 (2 400 Вт) с прямоугольным пятном 12 × 2 мм. Скорость лазерного сканирования составила 420 мм / мин для первого и 180 мм / мин для второго образцов при расходе порошка 10 г / мин для обоих покрытий. Были наплавлены 10 дорожек с коэффициентом перекрытия 50%. Металлографическими исследованиями установлено, что ширина и высота наплавленных валиков для круглого и прямоугольного пятна составили 5 и 0,86 мм, 9,2 и 1,27 мм соответственно. Максимальная глубина проплавления основы при наплавке круглым лучом составляла 0,62 мм, что в 6 раз больше, чем при обработке прямоугольным пятном. Твердость для первого и второго покрытия также различалась и составила 50 и 60 HRC соответственно. Износостойкость покрытий оценивалась в ходе испытаний на износ по схеме: «шар (Si3N4, 1 300 HV0,2) -диск (образец с покрытием) без смазочного материала при частоте вращения диска 350 мин−1, нормальной нагрузке 400 г, и времени цикла 2 часа. После окончания эксперимента на поверхности образца был образован круговой след дорожки трения диаметром 6 мм. Износостойкость покрытия, полученного при наплавке прямоугольным пятном, была выше, чем после наплавки круглым лучом.
Образцы [5] из нержавеющей стали 0Cr17Ni12Mo2 с размерами 300×120×10 мм были использованы для лазерной наплавки. В качестве наплавочной шихты были применены порошок на основе никеля Ni60 (24–48 мкм) и порошок WC (16–48 мкм) 5 (1), 7,5 (2) и 10 (3) масс.%. Лазерную обработку выполняли на установке Raycus RFL–C1000, оснащенной манипулятором с шестью степенями свободы, при мощности лазера 800 Вт, диаметре пятна 1,8 мм и скорости сканирования 8 мм / с со скоростью подачи порошка 6,5 г / мин, а для защиты зоны от окисления применяли аргон. Испытания на трение и износ были проведены на машине трения MPX‑3 G при температуре 20, 300, и 600 ° по схеме: «шар (нитрид кремния диаметром 6,35 мм)-диск» при нагрузке 50 Н, частоте вращения диска 400 мин−1 и времени цикла 50 минут. В области лазерной наплавки наблюдали твердые фазы WC, W2C, Mn23C6, Fe3C и Cr3Ni2SiC, и микротвердость повышалась с увеличением содержания WC. Коэффициенты трения с повышением температуры до 300 °C повышались, а при 600 °C наблюдали их снижение. Минимальная скорость износа была у наплавленных покрытий (1), а для покрытий (2) она резко увеличивалась, и у образцов с покрытиями (3) была ниже, чем у покрытий (2). Повышение температуры приводило к росту скорости изнашивания образцов.
На прямоугольные образцы [6] стали W10V5Co4 наносили с помощью лазера покрытия порошком W10V5Co4 и с добавками Si: 2 мас. % и B: 4 мас. % диодным лазером при мощности излучения 1 800 Вт, размере лазерного пятна 4 × 4 мм, скорости сканирования 8 мм / с и коэффициенте перекрытия дорожек 40%. Испытания на сухое трение скольжения при возвратно-поступательное движении были выполнены с помощью универсального трибометра Rtec (MFT‑5000) по схеме: «плоский образец с наплавкой-шар (оксид алюминия)» при нагрузке 10 Н и частоте двойных ходов 200 мин−1 в соответствии со стандартом ASTM G132-96. Покрытия W10V5Co4Si2B4 с твердостью 908 HV0,2 обладали наибольшей износостойкостью. Скорость износа этих покрытий была 1,5 ∙ 10−8 мм3 / (Н · мм), что в 2,8 раза ниже, чем у исходной легированной стали W10V5Co4.
На прямоугольные образцы [7] из стали Q235 были наплавлены с помощью лазера порошки MSS 410 и с добавками карбида титана TiC (0, 5%, 10%, 15%). Перед наплавкой для получения равномерного распределения оба порошка смешивали с помощью шаровой мельницы QM‑3SP04L с частотой вращения 120 мин−1 в течение 2 ч, затем высушивали в печи при температуре 100 °C в течение 2 ч. Порошки TiC имели в своем составе большинство мелких частиц размером 7 мкм и небольшое количество частиц неправильной формы с размерами частиц 20–50 мкм. Лазерная наплавка была выполнена при мощности излучения 480 Вт, диаметре пятна 1,2 мм, скорости перемещения 480 мм / мин, плотности энергии 100 Дж / мм3, с перекрытием дорожек наплавки 50% и скоростью подачи порошка 6,5 г / мин. Триботехнические эксперименты на образцах с покрытиями проводились на машине трения по схеме: «шар-диск» при комнатной температуре. В качестве конробразца был выбран шар из Si3N4 (1700 HV, с шероховатостью поверхности 0,2 мкм) диаметром 5 мм. Испытания были проведены при частоте вращения 840 мин−1, радиусе трения 3 мм, при нагрузке 10 Н и времени цикла 30 мин. Установлено, что микротвердость и износостойкость покрытий повышались с увеличением содержания карбида титана до 10%, а при 15% содержании TiC обнаружены микротрещины, которые снижали износостойкость образцов.
Образцы [8] стали AISI 1045 наплавляли лазерным лучом порошком Fe–Cr–N при мощности излучения 3 кВт, скорости перемещения 5,1 мм/с. Коррозионную стойкость оценивали методом потенциодинамической поляризации в 10%-ном растворе NaCl, приготовленном из дистиллированной воды при комнатной температуре. Покрытие было стойким к коррозии, а поляризационная стойкость повышалась в шесть раз по сравнению со сталью 1045.
В качестве материалов для наплавки [9] роликов из колесной стали были использована порошки нержавеющих сталей 316L, 410 и 420, в то время как контробразцы ролики были изготовлены из рельсовой стали. Лазерная наплавка была выполнена при мощности луча лазера 500 Вт, диаметре пятна 2,2 мм, скорости сканирования 10 мм / с для нержавеющей стали 316L и 8 мм / с для стали 410 и 420, толщине наплавляемого слоя 2,2 мм, скорости подачи порошка 1,2 г / мин, расходе защитного газа 12 л / мин. Для исследования износа роликов при качении была применена схема испытаний «ролик-ролик». Частота вращения ролика контробразца из рельсовой стали была 500 мин−1, контактное давление по Герцу 1 100 МПа, коэффициент проскальзывания 0,75%, продолжительность испытаний 100 000 циклов.Все три покрытия имели низкий износ, по сравнению с ненаплавленными роликами, изготовленными из исходной стали. С увеличением твердости наплавленных материалов скорость износа снижалась. На поверхности отдельных образцов с лазерной наплавкой были обнаружены небольшие поверхностные трещины. На границе между покрытием и подложкой были обнаружены глубокие трещины. Трещины возникли там, где под поверхностью сформировались максимальные напряжения сдвига, и далее они распространялись вдоль границы между покрытием и основой.
Использование лазерной наплавки при ремонте горного оборудования [10] остается актуальной задачей. Для лазерной наплавки были выбраны образцы из стали 38ХMA (0,38%С) и 42ХФА (0,42%С) и порошки 38ХМА, 42ХФА и Инконель 718. Лазерная наплавка была выполнена с использованием системы Optomec LENS 450, которая включала лазер и систему подачи порошка. В качестве образцов для испытаний были выбраны цилиндрические стержни из стали 38ХМА и 42ХФА (длиной 30 мм, диаметром 10 мм). Трибологические свойства покрытий определялись при сухом трении скольжении по схеме: «штифт (наплавленный образец или образец стали) – диск (ZrO2)» при скорости скольжения 0,52 м / с и нагрузке 160 Н на пути трения 300 м. Сплав Инконель 718 обладал лучшими механическими и трибологическими свойствами по сравнению с другими наплавленными порошками. Износостойкость наплавленных покрытий порошками 38ХMA и 42ХФA была в 1,7 раза ниже, чем у образцов с наплавкой порошком Инконель 718.
Для изготовления образцов [11] была использован образец стали H13 с размерами 60 × 50 × 5 мм. В качестве оборудования для лазерной наплавки был применен CO2‑лазер с поперечной прокачкой газов DL2000(производство Китай) при мощности излучения 1 300 Вт, скорости перемещения 240 мм / мин, диаметре луча 3 мм, с перекрытием дорожек 30%. Для покрытия был использован порошок высоокоэнтропийного сплава (ВЭС) FeCoCrNiAl с размером частиц 50–80 мкм. Испытания на трение и износ образцов стали Н13 и образцов с покрытием ВЭС были проведены при повышенных температурах 623, 723 и 823 К с использованием машины трения при возвратно-поступательном движении по схеме: «шар (ZrO2 диаметром 6,5) – плоский образец» при нагрузке 20 Н, частоте двойных ходов 5 Гц с длиной хода 3 мм при времени цикла 30 минут. Микротвердость покрытия была 500 HV0,1, что в 2,5 раза выше, чем у подложки (200 HV0,1), благодаря упрочнению твердым раствором, мелкокристаллической структуре и дислокационному упрочнению. Вид износа стали H13 можно отнести к абразивному, адгезионному, усталостному и окислительному, в то время как механизмом износа покрытия ВЭС носил характер абразивного и окислительного износа. По сравнению со сталью H13 степень износа покрытия была снижена на 59,20%, 70,79% и 78,20% при температурах испытания 623, 723 и 823 К соответственно.
В качестве основы [12] был выбран лист углеродистой стали ASTM A‑36 (0,12%С) толщиной 6,35 мм. Для лазерной наплавки был использован порошок мартенситной нержавеющей стали AISI 431 (METCO 42C), полученный газовым распылением, с размерами частиц 69–101 мкм. Обработка была произведена дисковым лазером (TruDisk 6002, Trumpf Inc.) при мощности луча 1 400 и 1 600 Вт и скорости перемещения 9, 14 и 16 мм/с, пятном 2,4 мм. Для перемещения оптической головки использовался высокоточный робот KUKA KR 60. Для подачи присадочного металла был применен питатель (GTV PF21). В дорожках наплавки была определена дендритная столбчатая структура, которая представляла собой мартенсит в виде дендритов и феррит в междендритных зонах. Средние значения твердости в наплавленных дорожках составляли 522 ± 4 HV0,5. В зоне термического влияния значения твердости были выше, чем в подложке.
Целью настоящей работы является определение геометрических параметров наплавленных дорожек порошком 20Х13, микротвердости, износостойкости покрытия по сравнению с исходной сталью 20Х13.
Оборудование
и методы исследований
Для проведения экспериментов по широкополосной лазерной порошковой наплавке был применен автоматизированный технологический комплекс на базе полупроводникового технологического лазера PLD‑6 производства ООО «НПП» ИНЖЕКТ» мощностью 6 кВт. Наплавка проводилась в среде аргона при мощности лазерного излучения 5,6 кВт, скорости сканирования луча 3 мм / с со скоростью подачи порошка 35 г / мин. В качестве материала основы выбраны прямоугольные образцы стали 20Х13 с размерами 40 × 80 × 20 мм.
Наплавленные образцы разрезали перпендикулярно дорожке на отрезном станке ПОЛИЛАБ Р55 толщиной 10 мм для изготовления шлифов. Шлифы были изготовлены по стандартной методике с использованием шлифовально-полировального станка П12. Толщину и ширину наплавленных дорожек определяли с помощью цифрового микроскопа модели АМ413 МL (UNICO, United Рroducts and Instruments, США). Определение микротвердости наплавленного покрытия и материала основы проводили на микротвердомере ПМТ‑3, оснащенном цифровой камерой МС‑8.3С, при нагрузке 0,98 Н. Структура зоны наплавки была определена с применением оптической системы МС‑1000.
Испытания на трение и изнашивание были проведены по схеме: «прямоугольный образец (образец с наплавкой, основа)-торец кольцевого контробразца втулки (стать 45, HRC49–54)» при давлении на образцы 2 МПа при подаче в зону трения по одной капле в секунду гидравлического масла МГЕ‑10А.
Результаты экспериментальных исследований
На рис. 1 представлен микрошлиф образца с результатами замеров дорожки лазерной наплавки порошком 20Х13 на сталь 20Х13. Ширина зон наплавленных дорожек составляла 22–23 мм при высоте наплавки 1,23–1,29 мм. В наплавленных дорожках отсутствовали дефекты в виде пор и трещин. Микротвердость зон наплавки порошком 20Х13 составляла 496–561 HV, за ней следовала зона закалки стали 20Х13 с микротвердостью 501–575 HV, ниже зона неполной закалки 245–485 HV и далее зона основного материала 190–216 HV. График изменения микротвердости по толщине наплавленного покрытия и основного материала представлен на рис. 2. Структура зоны наплавки (рис. 3) состояла из разноориентированных дендритов. Глубина проплавления материала основы стали 20Х13 была 30–65 мкм.
Результаты испытаний образцов на интенсивность изнашивания приведены в таблице № 1. Средняя интенсивность изнашивания образцов с лазерной наплавкой порошком 20Х13 составляла 0,199 × 10−9, что было в 3,16 раза ниже, чем интенсивность изнашивания основного материала стали 20Х13. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние значения коэффициентов трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы – 0,078.
Обсуждение результатов
В результате проведенных работ впервые в отечественной практике была разработана технология лазерной широкополосной наплавки единичных дорожек с шириной слоя 22–23 мм при его высоте 1,2–1,3 мм с использованием щелевой насадки для подачи порошкового материала с расходом порошка 36 г / мин, что в 5–7 раз выше, чем при наплавке круглым расфокусированным лучом диаметром 2–5 мм.
Новая технология может найти свое применение при восстановлении поверхностей катания железнодорожных колесных пар пассажирских и особенно грузовых вагонов. Кроме того, эта технология может быть применена при наплавке изношенных поверхностей крупногабаритных штампов, которые в большинстве своем имеют твердость 42–45 HRC.
Другим направлением применения этой технологии могут быть лемеха плугов, лапы культиваторов, дисковые бороны и другие почвообрабатывающие орудия.
Заключение
Разработана технология широкополосной лазерной наплавки стали 20Х13 порошком 20Х13 при ширине зон наплавки 22–23 мм и высоте наплавленных слоев 1,2–1,3 мм.
Средняя интенсивность изнашивания образцов с лазерной наплавкой была в 3,16 раза ниже, чем интенсивность изнашивания основного материала стали 20Х13. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние значения коэффициентов трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы – 0,078. Производительность лазерной широкополосной наплавки в 5–7 раз выше, чем наплавки расфокусированным лазерным лучом диаметром 2–5 мм.
REFERENCES
Sousa J. M.S., Ratusznei F., Pereira M., Castro R. M., Curi E. I.M. Abrasion resistance of Ni-Cr-B-Si coating deposited by laser cladding process. Tribology International. 2020; 143; 106002. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.106002.
He B., Zhang L., Zhu Q., Wang J., Yun X., Luo J, Chen Z. Effect of solution treated 316L layer fabricated by laser cladding on wear and corrosive wear resistance. Optics & Laser Technology. 2020; 121; 105788. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105788
Bai, Q., Ouyang, C., Zhao, C., Han, B., Liu, Y. Microstructure and Wear Resistance of Laser Cladding of Fe-Based Alloy Coatings in Different Areas of Cladding Layer. Materials. 2021; 14; 2839. https://doi.org/10.3390/ma14112839
Yao J., Zhang J., Wu G., Wang L., Zhang Q., Liu R. Microstructure and wear resistance of laser cladded composite coatings prepared from pre-alloyed WC-NiCrMo powder with different laser spots. Optics & Laser Technology. 2018;101:520–530. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.12.007.
Hu Y., Wang Z., Pang M. Effect of WC content on laser cladding Ni-based coating on the surface of stainless steel. Materials Today Communications. 2022. 31. 103357. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103357.
Shang F., Chen S., Zhang С., Liang J., Liu C., Wang M. The effect of Si and B on formability and wear resistance of preset-powder laser cladding W10V5Co4 alloy steel coating. Optics and Laser Technology. 2021; 134; 106590. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106590.
H. Zhu, Ouyang M., Hu J., Zhang J., Qiu C. Design and development of TiC-reinforced 410 martensitic stainless steel coatings fabricated by laser cladding. Ceramics International. 2021; 47; 12505–12513. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.108.
Zhang P., Liu Z., Su G., Du J., Zhang J. A study on corrosion behaviors of laser cladded Fe–Cr–Ni coating in as-cladded and machined conditions. Materials and Corrosion. 2019; 70; 710–:97. https://doi.org/10.1002/maco.201810457
Zhu Y., Yang Y., Mu X., Wang W., Yao Z., Yang H. Study on wear and RCF performance of repaired damage railway wheels: Assessing laser cladding to repair local defects on wheels. Wear. 2019; 430–431; 126–136. https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.04.028.
Khazin M. L., Volegov S. A. Mining machine parts restoration by laser surfacing. Minerals and Mining Engineering. 2024; 4; 17–25. https://doi.org/10.21440/0536‑1028‑2024‑4‑17‑25.
Хазин М. Л., Волегов С. А. Восстановление деталей горных машин методом лазерной наплавки. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2024; 4; 17–25. https://doi.org/10.21440/0536‑1028‑2024‑4‑17‑25.
Gao Y., Bai S., Kou G., Jiang S., Liu Y., Zhang D. Microstructure Characteristics and Elevated-Temperature Wear Mechanism of FeCoCrNiAl High-Entropy Alloy Prepared by Laser Cladding. Processes. 2024; 12; 2228. https://doi.org/10.3390/pr12102228.
Rodriguez J., Silva G. Torres E. A., Santos T. F. Microstructural characterization martensitic stainless-steel coatings deposited by laser metal deposition. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2024; https://doi.org/10.21203/rs.3.rs‑4619452/v1.
АВТОРЫ
Бирюков Владимир Павлович – в. н. с, к. т. н., Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия; e-mail: laser-52@yandex.ru
ORCID: 0000-0001-9278-6925
Миряха Андрей Николаевич – начальник группы, ООО «НПП «Инжект», г. Саратов, Россия
ORCID: 0009-0009-7922-5520
Горюнов Ярослав Алексеевич, аспирант, Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия
В. П. Бирюков 1, Я. А. Горюнов 1, А. Н. Миряха 2
1. Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия
2. ООО НПП «ИНЖЕКТ», г. Саратов, Россия
В работе рассмотрены результаты металлографических и триботехнических испытаний образцов стали 20Х13 и образцов стали 20Х13 с лазерной широкополосной наплавкой порошком 20Х13. Наплавленный слой имел дендритную разноориентированную структуру. Микротвердость покрытия составляла 501–575 HV. Установлено, что интенсивность изнашивания наплавленного покрытия в 3,16 раза ниже, чем основного материала. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние коэффициенты трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы 0,078. Производительность лазерной широкополосной наплавки в 5–7 раз выше, чем при обработке расфокусированным лучом.
Ключевые слова: лазерная наплавка, микротвердость, интенсивность изнашивания, коэффициент трения
Статья получена: 13.01.2025
Статья принята 03.02.2025
Введение
Разработка новых технологий лазерной порошковой наплавки является важной задачей современного машиностроения. Ниже представлены материалы исследований, проведенные зарубежными и отечественными авторами в области разработки технологий лазерной наплавки. Материалом основы [1] образцов с размерами 76,0 × 25,4 × 10,0 мм была выбрана сталь AISI 1020 (0,18–0,23%C). Для лазерной наплавки использовали порошок Ni-Cr-B-Si с размером частиц 53–150 мкм марки 1545-00 с заявленной твердостью 490 HV30 и плотностью 7,1 г / см3. Образцы были наплавлены с помощью волоконного лазерного источника фирмы «IPG PHOTONICS» при мощности излучения 1,05, 1,4, 1,75 кВт, скорости перемещения луча 5 (С1), 21,7 (С2), 30 (С3) мм/с коэффициенте перекрытия дорожек 30%. Испытания образцов на абразивное изнашивание выполняли по стандарту ASTM G65 по схеме: «кольцевая поверхность эластичного круга – плоский образец (материал основы, покрытие)» с подачей в зону трения кварцевого песка гравитационным способом. Результаты испытаний на абразивное изнашивание показали, что образцы С1 имели максимальную абразивную стойкость, за ними по убыванию абразивной стойкости следовали образцы С2 и С3. На образцах С2 и С3 были обнаружены поперечные трещины, что, по мнению авторов, можно было предотвратить предварительным подогревом образцов.
Для изготовления образцов [2] была выбрана сталь 45, которая широко использовалась в производстве гидроцилиндров. Для лазерной наплавки использовали стандартный металлический порошок марки 316L с размером частиц 53–150 мкм. Обработка образцов была проведена на дисковом лазере (TruDisk 4002, Германия) с длиной волны 1030 нм в среде защитного газа, аргона, с расходом 10 л / мин при комнатной температуре, мощности излучения 2 600 Вт, скорости сканирования 10 мм / с и коэффициенте перекрытия дорожек наплавки 50%. Триботехнические испытания проводили по схеме: «шар (Si3N4, диаметром 4 мм с твердостью 78 HRC) – плоский образец) при нагрузке 5 Н и частоте вращения 100 мин−1 с продолжительностью цикла 30 мин. Для испытаний на износ и коррозионную стойкость были изготовлены дисковые образцы размером диаметром 40 и толщиной 10 мм. Нагрев образцов в соляной ванне проводился при температуре 1 050 °C в течение 1 часа в печи для термообработки с последующим охлаждением на воздухе.
Микротвердость наплавленных покрытий составляла 170–200 HV, а после нагрева в соляной ванне она составила 240–280 HV. Повышение коррозионной стойкости наплавленного слоя порошком 316L, обработанного в соляной печи, объяснялось повышением микротвердости поверхности. Типичным механизмом разрушения при коррозионном износе был абразивный износ и пластическая деформация, в то время как основным механизмом разрушения при нормальных условиях износа были хрупкое разрушение микрозон и абразивный износ. Коррозионная среда ускоряла процесс изнашивания примерно в 3 раза по сравнению с тем, что происходило без коррозионного воздействия.
Для экспериментов [3] по лазерной наплавке использовали образцы стали 27SiMn диаметром 150 мм и толщиной 60 мм. В качестве наплавочного порошка использовался сплав на основе железа с добавками Cr, Ni и Si (средняя твердость 51 HRC) со средним размером частиц 38 мкм сферической формы, что обеспечивало его лучшую текучесть. Наплавку образцов выполняли на лазерной установке RFL-C4000 (Raycus Fiber Laser, Ухань, Китай) с коаксиальной подачей порошка аргоном, который также использовали для защиты расплавленного металла при мощности лазера 2,7 кВт и степени перекрытия дорожек 80%.
Триботехнические испытания проводили на многофункциональной машине трения (CFT-I, Чжункекайхуа, Ланьчжоу, Китай) без смазочного материала по схеме: «шар (Si3N4, диаметром 5 мм) – образец с покрытием» при нормальной нагрузке 30 Н, частоте вращения 500 мин–1 и времени цикла 30 мин. Для определения характеристик наплавленного покрытия изготавливали образцы двух видов А (верхняя область наплавленного слоя, толщина которого составляла 1,1 мм) и Б (средняя область облицовочного слоя, толщина от подложки после проточки составляла 0,55 мм). Наплавленный слой образца А содержал больше соединений металлов и карбидных фаз с мелкими зернами, а структура образца Б состояла в основном из удлиненных дендритов. Микротвердость образца Б была выше, чем у образца А. Стойкость образца Б к истиранию примерно в 2,7 раза выше, чем у образца A. Механизм износа образца A заключался в адгезионном и абразивном износе, а для образца Б – в абразивном износе.
В качестве подложки [4] была использована пластина из нержавеющей стали SS316L размером 100 × 20 × 60 мм. Для лазерной наплавки применяли порошок WC-NiCrMo с размером сферических частиц 30–53 мкм. Для наплавки была использована диодная лазерная система с гибким волокном LDF400-2000 (1600 Вт) с круглым пятном диаметром 4 мм и диодная лазерная система FL-DLight‑3000-976 (2 400 Вт) с прямоугольным пятном 12 × 2 мм. Скорость лазерного сканирования составила 420 мм / мин для первого и 180 мм / мин для второго образцов при расходе порошка 10 г / мин для обоих покрытий. Были наплавлены 10 дорожек с коэффициентом перекрытия 50%. Металлографическими исследованиями установлено, что ширина и высота наплавленных валиков для круглого и прямоугольного пятна составили 5 и 0,86 мм, 9,2 и 1,27 мм соответственно. Максимальная глубина проплавления основы при наплавке круглым лучом составляла 0,62 мм, что в 6 раз больше, чем при обработке прямоугольным пятном. Твердость для первого и второго покрытия также различалась и составила 50 и 60 HRC соответственно. Износостойкость покрытий оценивалась в ходе испытаний на износ по схеме: «шар (Si3N4, 1 300 HV0,2) -диск (образец с покрытием) без смазочного материала при частоте вращения диска 350 мин−1, нормальной нагрузке 400 г, и времени цикла 2 часа. После окончания эксперимента на поверхности образца был образован круговой след дорожки трения диаметром 6 мм. Износостойкость покрытия, полученного при наплавке прямоугольным пятном, была выше, чем после наплавки круглым лучом.
Образцы [5] из нержавеющей стали 0Cr17Ni12Mo2 с размерами 300×120×10 мм были использованы для лазерной наплавки. В качестве наплавочной шихты были применены порошок на основе никеля Ni60 (24–48 мкм) и порошок WC (16–48 мкм) 5 (1), 7,5 (2) и 10 (3) масс.%. Лазерную обработку выполняли на установке Raycus RFL–C1000, оснащенной манипулятором с шестью степенями свободы, при мощности лазера 800 Вт, диаметре пятна 1,8 мм и скорости сканирования 8 мм / с со скоростью подачи порошка 6,5 г / мин, а для защиты зоны от окисления применяли аргон. Испытания на трение и износ были проведены на машине трения MPX‑3 G при температуре 20, 300, и 600 ° по схеме: «шар (нитрид кремния диаметром 6,35 мм)-диск» при нагрузке 50 Н, частоте вращения диска 400 мин−1 и времени цикла 50 минут. В области лазерной наплавки наблюдали твердые фазы WC, W2C, Mn23C6, Fe3C и Cr3Ni2SiC, и микротвердость повышалась с увеличением содержания WC. Коэффициенты трения с повышением температуры до 300 °C повышались, а при 600 °C наблюдали их снижение. Минимальная скорость износа была у наплавленных покрытий (1), а для покрытий (2) она резко увеличивалась, и у образцов с покрытиями (3) была ниже, чем у покрытий (2). Повышение температуры приводило к росту скорости изнашивания образцов.
На прямоугольные образцы [6] стали W10V5Co4 наносили с помощью лазера покрытия порошком W10V5Co4 и с добавками Si: 2 мас. % и B: 4 мас. % диодным лазером при мощности излучения 1 800 Вт, размере лазерного пятна 4 × 4 мм, скорости сканирования 8 мм / с и коэффициенте перекрытия дорожек 40%. Испытания на сухое трение скольжения при возвратно-поступательное движении были выполнены с помощью универсального трибометра Rtec (MFT‑5000) по схеме: «плоский образец с наплавкой-шар (оксид алюминия)» при нагрузке 10 Н и частоте двойных ходов 200 мин−1 в соответствии со стандартом ASTM G132-96. Покрытия W10V5Co4Si2B4 с твердостью 908 HV0,2 обладали наибольшей износостойкостью. Скорость износа этих покрытий была 1,5 ∙ 10−8 мм3 / (Н · мм), что в 2,8 раза ниже, чем у исходной легированной стали W10V5Co4.
На прямоугольные образцы [7] из стали Q235 были наплавлены с помощью лазера порошки MSS 410 и с добавками карбида титана TiC (0, 5%, 10%, 15%). Перед наплавкой для получения равномерного распределения оба порошка смешивали с помощью шаровой мельницы QM‑3SP04L с частотой вращения 120 мин−1 в течение 2 ч, затем высушивали в печи при температуре 100 °C в течение 2 ч. Порошки TiC имели в своем составе большинство мелких частиц размером 7 мкм и небольшое количество частиц неправильной формы с размерами частиц 20–50 мкм. Лазерная наплавка была выполнена при мощности излучения 480 Вт, диаметре пятна 1,2 мм, скорости перемещения 480 мм / мин, плотности энергии 100 Дж / мм3, с перекрытием дорожек наплавки 50% и скоростью подачи порошка 6,5 г / мин. Триботехнические эксперименты на образцах с покрытиями проводились на машине трения по схеме: «шар-диск» при комнатной температуре. В качестве конробразца был выбран шар из Si3N4 (1700 HV, с шероховатостью поверхности 0,2 мкм) диаметром 5 мм. Испытания были проведены при частоте вращения 840 мин−1, радиусе трения 3 мм, при нагрузке 10 Н и времени цикла 30 мин. Установлено, что микротвердость и износостойкость покрытий повышались с увеличением содержания карбида титана до 10%, а при 15% содержании TiC обнаружены микротрещины, которые снижали износостойкость образцов.
Образцы [8] стали AISI 1045 наплавляли лазерным лучом порошком Fe–Cr–N при мощности излучения 3 кВт, скорости перемещения 5,1 мм/с. Коррозионную стойкость оценивали методом потенциодинамической поляризации в 10%-ном растворе NaCl, приготовленном из дистиллированной воды при комнатной температуре. Покрытие было стойким к коррозии, а поляризационная стойкость повышалась в шесть раз по сравнению со сталью 1045.
В качестве материалов для наплавки [9] роликов из колесной стали были использована порошки нержавеющих сталей 316L, 410 и 420, в то время как контробразцы ролики были изготовлены из рельсовой стали. Лазерная наплавка была выполнена при мощности луча лазера 500 Вт, диаметре пятна 2,2 мм, скорости сканирования 10 мм / с для нержавеющей стали 316L и 8 мм / с для стали 410 и 420, толщине наплавляемого слоя 2,2 мм, скорости подачи порошка 1,2 г / мин, расходе защитного газа 12 л / мин. Для исследования износа роликов при качении была применена схема испытаний «ролик-ролик». Частота вращения ролика контробразца из рельсовой стали была 500 мин−1, контактное давление по Герцу 1 100 МПа, коэффициент проскальзывания 0,75%, продолжительность испытаний 100 000 циклов.Все три покрытия имели низкий износ, по сравнению с ненаплавленными роликами, изготовленными из исходной стали. С увеличением твердости наплавленных материалов скорость износа снижалась. На поверхности отдельных образцов с лазерной наплавкой были обнаружены небольшие поверхностные трещины. На границе между покрытием и подложкой были обнаружены глубокие трещины. Трещины возникли там, где под поверхностью сформировались максимальные напряжения сдвига, и далее они распространялись вдоль границы между покрытием и основой.
Использование лазерной наплавки при ремонте горного оборудования [10] остается актуальной задачей. Для лазерной наплавки были выбраны образцы из стали 38ХMA (0,38%С) и 42ХФА (0,42%С) и порошки 38ХМА, 42ХФА и Инконель 718. Лазерная наплавка была выполнена с использованием системы Optomec LENS 450, которая включала лазер и систему подачи порошка. В качестве образцов для испытаний были выбраны цилиндрические стержни из стали 38ХМА и 42ХФА (длиной 30 мм, диаметром 10 мм). Трибологические свойства покрытий определялись при сухом трении скольжении по схеме: «штифт (наплавленный образец или образец стали) – диск (ZrO2)» при скорости скольжения 0,52 м / с и нагрузке 160 Н на пути трения 300 м. Сплав Инконель 718 обладал лучшими механическими и трибологическими свойствами по сравнению с другими наплавленными порошками. Износостойкость наплавленных покрытий порошками 38ХMA и 42ХФA была в 1,7 раза ниже, чем у образцов с наплавкой порошком Инконель 718.
Для изготовления образцов [11] была использован образец стали H13 с размерами 60 × 50 × 5 мм. В качестве оборудования для лазерной наплавки был применен CO2‑лазер с поперечной прокачкой газов DL2000(производство Китай) при мощности излучения 1 300 Вт, скорости перемещения 240 мм / мин, диаметре луча 3 мм, с перекрытием дорожек 30%. Для покрытия был использован порошок высоокоэнтропийного сплава (ВЭС) FeCoCrNiAl с размером частиц 50–80 мкм. Испытания на трение и износ образцов стали Н13 и образцов с покрытием ВЭС были проведены при повышенных температурах 623, 723 и 823 К с использованием машины трения при возвратно-поступательном движении по схеме: «шар (ZrO2 диаметром 6,5) – плоский образец» при нагрузке 20 Н, частоте двойных ходов 5 Гц с длиной хода 3 мм при времени цикла 30 минут. Микротвердость покрытия была 500 HV0,1, что в 2,5 раза выше, чем у подложки (200 HV0,1), благодаря упрочнению твердым раствором, мелкокристаллической структуре и дислокационному упрочнению. Вид износа стали H13 можно отнести к абразивному, адгезионному, усталостному и окислительному, в то время как механизмом износа покрытия ВЭС носил характер абразивного и окислительного износа. По сравнению со сталью H13 степень износа покрытия была снижена на 59,20%, 70,79% и 78,20% при температурах испытания 623, 723 и 823 К соответственно.
В качестве основы [12] был выбран лист углеродистой стали ASTM A‑36 (0,12%С) толщиной 6,35 мм. Для лазерной наплавки был использован порошок мартенситной нержавеющей стали AISI 431 (METCO 42C), полученный газовым распылением, с размерами частиц 69–101 мкм. Обработка была произведена дисковым лазером (TruDisk 6002, Trumpf Inc.) при мощности луча 1 400 и 1 600 Вт и скорости перемещения 9, 14 и 16 мм/с, пятном 2,4 мм. Для перемещения оптической головки использовался высокоточный робот KUKA KR 60. Для подачи присадочного металла был применен питатель (GTV PF21). В дорожках наплавки была определена дендритная столбчатая структура, которая представляла собой мартенсит в виде дендритов и феррит в междендритных зонах. Средние значения твердости в наплавленных дорожках составляли 522 ± 4 HV0,5. В зоне термического влияния значения твердости были выше, чем в подложке.
Целью настоящей работы является определение геометрических параметров наплавленных дорожек порошком 20Х13, микротвердости, износостойкости покрытия по сравнению с исходной сталью 20Х13.
Оборудование
и методы исследований
Для проведения экспериментов по широкополосной лазерной порошковой наплавке был применен автоматизированный технологический комплекс на базе полупроводникового технологического лазера PLD‑6 производства ООО «НПП» ИНЖЕКТ» мощностью 6 кВт. Наплавка проводилась в среде аргона при мощности лазерного излучения 5,6 кВт, скорости сканирования луча 3 мм / с со скоростью подачи порошка 35 г / мин. В качестве материала основы выбраны прямоугольные образцы стали 20Х13 с размерами 40 × 80 × 20 мм.
Наплавленные образцы разрезали перпендикулярно дорожке на отрезном станке ПОЛИЛАБ Р55 толщиной 10 мм для изготовления шлифов. Шлифы были изготовлены по стандартной методике с использованием шлифовально-полировального станка П12. Толщину и ширину наплавленных дорожек определяли с помощью цифрового микроскопа модели АМ413 МL (UNICO, United Рroducts and Instruments, США). Определение микротвердости наплавленного покрытия и материала основы проводили на микротвердомере ПМТ‑3, оснащенном цифровой камерой МС‑8.3С, при нагрузке 0,98 Н. Структура зоны наплавки была определена с применением оптической системы МС‑1000.
Испытания на трение и изнашивание были проведены по схеме: «прямоугольный образец (образец с наплавкой, основа)-торец кольцевого контробразца втулки (стать 45, HRC49–54)» при давлении на образцы 2 МПа при подаче в зону трения по одной капле в секунду гидравлического масла МГЕ‑10А.
Результаты экспериментальных исследований
На рис. 1 представлен микрошлиф образца с результатами замеров дорожки лазерной наплавки порошком 20Х13 на сталь 20Х13. Ширина зон наплавленных дорожек составляла 22–23 мм при высоте наплавки 1,23–1,29 мм. В наплавленных дорожках отсутствовали дефекты в виде пор и трещин. Микротвердость зон наплавки порошком 20Х13 составляла 496–561 HV, за ней следовала зона закалки стали 20Х13 с микротвердостью 501–575 HV, ниже зона неполной закалки 245–485 HV и далее зона основного материала 190–216 HV. График изменения микротвердости по толщине наплавленного покрытия и основного материала представлен на рис. 2. Структура зоны наплавки (рис. 3) состояла из разноориентированных дендритов. Глубина проплавления материала основы стали 20Х13 была 30–65 мкм.
Результаты испытаний образцов на интенсивность изнашивания приведены в таблице № 1. Средняя интенсивность изнашивания образцов с лазерной наплавкой порошком 20Х13 составляла 0,199 × 10−9, что было в 3,16 раза ниже, чем интенсивность изнашивания основного материала стали 20Х13. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние значения коэффициентов трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы – 0,078.
Обсуждение результатов
В результате проведенных работ впервые в отечественной практике была разработана технология лазерной широкополосной наплавки единичных дорожек с шириной слоя 22–23 мм при его высоте 1,2–1,3 мм с использованием щелевой насадки для подачи порошкового материала с расходом порошка 36 г / мин, что в 5–7 раз выше, чем при наплавке круглым расфокусированным лучом диаметром 2–5 мм.
Новая технология может найти свое применение при восстановлении поверхностей катания железнодорожных колесных пар пассажирских и особенно грузовых вагонов. Кроме того, эта технология может быть применена при наплавке изношенных поверхностей крупногабаритных штампов, которые в большинстве своем имеют твердость 42–45 HRC.
Другим направлением применения этой технологии могут быть лемеха плугов, лапы культиваторов, дисковые бороны и другие почвообрабатывающие орудия.
Заключение
Разработана технология широкополосной лазерной наплавки стали 20Х13 порошком 20Х13 при ширине зон наплавки 22–23 мм и высоте наплавленных слоев 1,2–1,3 мм.
Средняя интенсивность изнашивания образцов с лазерной наплавкой была в 3,16 раза ниже, чем интенсивность изнашивания основного материала стали 20Х13. Интенсивность изнашивания контробразца из закаленной стали 45 была ниже в паре трения с наплавленным образцом по сравнению с основным материалом. Средние значения коэффициентов трения для наплавленных образцов имели значения 0,043, а материала основы – 0,078. Производительность лазерной широкополосной наплавки в 5–7 раз выше, чем наплавки расфокусированным лазерным лучом диаметром 2–5 мм.
REFERENCES
Sousa J. M.S., Ratusznei F., Pereira M., Castro R. M., Curi E. I.M. Abrasion resistance of Ni-Cr-B-Si coating deposited by laser cladding process. Tribology International. 2020; 143; 106002. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.106002.
He B., Zhang L., Zhu Q., Wang J., Yun X., Luo J, Chen Z. Effect of solution treated 316L layer fabricated by laser cladding on wear and corrosive wear resistance. Optics & Laser Technology. 2020; 121; 105788. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105788
Bai, Q., Ouyang, C., Zhao, C., Han, B., Liu, Y. Microstructure and Wear Resistance of Laser Cladding of Fe-Based Alloy Coatings in Different Areas of Cladding Layer. Materials. 2021; 14; 2839. https://doi.org/10.3390/ma14112839
Yao J., Zhang J., Wu G., Wang L., Zhang Q., Liu R. Microstructure and wear resistance of laser cladded composite coatings prepared from pre-alloyed WC-NiCrMo powder with different laser spots. Optics & Laser Technology. 2018;101:520–530. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.12.007.
Hu Y., Wang Z., Pang M. Effect of WC content on laser cladding Ni-based coating on the surface of stainless steel. Materials Today Communications. 2022. 31. 103357. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103357.
Shang F., Chen S., Zhang С., Liang J., Liu C., Wang M. The effect of Si and B on formability and wear resistance of preset-powder laser cladding W10V5Co4 alloy steel coating. Optics and Laser Technology. 2021; 134; 106590. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106590.
H. Zhu, Ouyang M., Hu J., Zhang J., Qiu C. Design and development of TiC-reinforced 410 martensitic stainless steel coatings fabricated by laser cladding. Ceramics International. 2021; 47; 12505–12513. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.108.
Zhang P., Liu Z., Su G., Du J., Zhang J. A study on corrosion behaviors of laser cladded Fe–Cr–Ni coating in as-cladded and machined conditions. Materials and Corrosion. 2019; 70; 710–:97. https://doi.org/10.1002/maco.201810457
Zhu Y., Yang Y., Mu X., Wang W., Yao Z., Yang H. Study on wear and RCF performance of repaired damage railway wheels: Assessing laser cladding to repair local defects on wheels. Wear. 2019; 430–431; 126–136. https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.04.028.
Khazin M. L., Volegov S. A. Mining machine parts restoration by laser surfacing. Minerals and Mining Engineering. 2024; 4; 17–25. https://doi.org/10.21440/0536‑1028‑2024‑4‑17‑25.
Хазин М. Л., Волегов С. А. Восстановление деталей горных машин методом лазерной наплавки. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2024; 4; 17–25. https://doi.org/10.21440/0536‑1028‑2024‑4‑17‑25.
Gao Y., Bai S., Kou G., Jiang S., Liu Y., Zhang D. Microstructure Characteristics and Elevated-Temperature Wear Mechanism of FeCoCrNiAl High-Entropy Alloy Prepared by Laser Cladding. Processes. 2024; 12; 2228. https://doi.org/10.3390/pr12102228.
Rodriguez J., Silva G. Torres E. A., Santos T. F. Microstructural characterization martensitic stainless-steel coatings deposited by laser metal deposition. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2024; https://doi.org/10.21203/rs.3.rs‑4619452/v1.
АВТОРЫ
Бирюков Владимир Павлович – в. н. с, к. т. н., Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия; e-mail: laser-52@yandex.ru
ORCID: 0000-0001-9278-6925
Миряха Андрей Николаевич – начальник группы, ООО «НПП «Инжект», г. Саратов, Россия
ORCID: 0009-0009-7922-5520
Горюнов Ярослав Алексеевич, аспирант, Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия
Отзывы читателей
