eng
Выпуск #2/2019
В. П. Бирюков, Т. А. Базлова
Лазерная наплавка антифрикционных покрытий на сталь
Лазерная наплавка антифрикционных покрытий на сталь
Просмотры: 3781
Поверхности изделий, работающих в жестких климатических условиях, должны обладать коррозионной стойкостью, трибологическими характеристиками и высокими механическими свойствами. Этим задачам отвечают методы наплавки медных сплавов на сталь, обзор которых представлен в статье. Разработана технология лазерной наплавки антифрикционных покрытий на основе меди порошковым материалом ПР-БрАМц 9–2. Представлены параметры процесса.
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.2.170.176
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.2.170.176
Теги: bronze powder copper powder friction units wear laser cladding tribology бронзовый порошок изнашиваемость узлов трения лазерная наплавка медный порошок трибология
Статья поступила в редакцию 09.02.2019.
Статья принята к публикации 01.03.2019.
В судостроении, химическом машиностроении и других отраслях промышленности, где создаются изделия, предназначенные для эксплуатации в жестких условиях, к деталям предъявляют повышенные требования. Их поверхности должны обладать коррозионной стойкостью, антифрикционными свойствами, тепло- и электропроводностю и при этом иметь высокие механические свойства [1]. Изготовление изделий из меди и ее сплавов дорого с экономической точки зрения, а в ряде случаев просто невозможно по причине низкого предела прочности меди и сплавов. Для уменьшения расхода медных сплавов изделия можно создавать путем наплавки медных сплавов на сталь. Применение дуговых методов наплавки сопровождается значительным расплавлением стальной подложки, надрезами материала основы и перемешиванием стали с расплавленным присадочным материалом. Как результат наплавленный слой может содержать до 30% железа.
Известны эксперименты, в которых лазерную наплавку медного слоя проводили проволокой МНЖКТ 5-1-0,2-0,2 диаметром 1,2 мм на стальную пластину Ст3сп толщиной 7 мм [2]. В качестве источника лазерного излучения использовали волоконный лазер ЛС‑15, оптическую сварочную головку YW50. Наплавку проводили при мощности излучения 5–10 кВт, варьируя диаметр луча, скорость наплавки и скорость подачи проволоки.
Металлографическими исследованиями установлено, что глубина проникновения меди в сталь при мощности излучения Р = 5 и 10 кВт и диаметре лазерного пятна D = 3,6 мм составляет 50–130 мкм, а при Р = 10 кВт и D = 6 мм глубина прникновения уже составляет 100–300 мкм. Среднее содержание железа в наплавленном слое определено как 3,6 и 20,3% соответственно. Микротвердость наплавленного валика при мощности излучения 5 кВт изменяется в пределах 77–115 HV0,2, а при мощности излучения 10 кВт находилась в пределах 77–330 HV0,2.
В работе [3] описан эксперимент, который проводился при использовании диодного лазера мощностью до 1 600 Вт. Для наплавки был выбран порошок бронзы Cu15Sn0,4P с размерами частиц 150–180 мкм. В качестве подложки применяли легированную сталь AISI 4340. Лазерный луч фокусировался с помощью линзы диаметром 50 мм с фокусным расстоянием 250 мм. На поверхности подложки формировали пятно лазера диаметром 3 мм.
Единичные дорожки наплавляли при мощности лазера 1 000 Вт, скорости перемещения луча 10 мм / с и расходе порошка 24 г / мин. Средняя плотность мощности излучения составляла 142 Вт / мм2. Ширина единичной наплавленной дорожки была 3 мм при высоте 0,8 мм. Наплавку поверхности образцов выполняли с коэффициентом перекрытия 66%.
Твердость бронзового покрытия HV 172 ± 12, и она выше, чем у фосфористой бронзы 100 HB или 110 HV. Твердость зоны термического влияния толщиной до 0,5 мм составляла 630 ± 50 HV, что значительно выше, чем твердость легированной стали (335 ± 40 HV).
Результаты лазерной наплавки образцов стали SAE1045 с размерами 40 Ч 30 Ч 8 мм, выполняемой с помощью СО2-лазера мощностью излучения 2 кВт, при скоростях перемещения луча 5, 9 и 13 мм / с и диаметре луча 3 мм, описаны в статье [4]. На поверхность образца наносили шликерное покрытие толщиной до 1 мм, содержащее порошок Cu5Al и связующее вещество. При скорости обработки 5 мм / с наблюдаются сферически частицы железа, равномерно распределенные в зоне наплавки, кроме дендритной структуры, расположенной у подложки. При увеличении скорости сканирования до 9 и 13 мм / с дендритные микроструктуры исчезают, распределение сферических частиц железа становится гетерогенным, а электрическое сопротивление наплавленного слоя уменьшается с увеличением скорости перемещения луча.
Авторы работы [5] наносили на стальную пластину Q235 с размерами 100 Ч 100 Ч 10 мм равномерным слоем толщиной 1,2 мм порошок, содержащий медь, никель и олово в пропорции 77 : 15 : 8, перемешивая его перед нанесением. Наплавку проводили непрерывным излучением СО2-лазера мощностью 2 кВт при скорости перемещения луча 400 мм / мин и диаметре луча на поверхности образца 4,5 мм. Затем проводили старение образца при температуре 370 °C в течение 30–480 минут. Микротвердость покрытия оказалась вдвое выше после старения при 370 °C в течение 2 часов, и ее максимальное значение составило 390 HV. При этом удельное электрическое сопротивление покрытия уменьшилось с 2,87 · 10–5 до 1,52 · 10–5 Ом · см.
Для наплавки алюминиевой бронзы в работе [6] использовали CO2-лазер «Комета‑2» мощностью излучения 1 кВт. Плотность мощности составляла ~1,27 · 105 Вт / см2. В качестве подложки использовалась сталь 45. Единичные дорожки и многослойная наплавка бронзы для испытания образцов на трение и износ были нанесены при скорости перемещения луча 100–300 мм / мин и расстоянии сопла над поверхностью 10–14 мм. В условиях испытания при трении без смазочного материала при скоростях наплавки ниже 140–160 мм / мин коэффициент трения стабильный 0,17–0,2 и значительно ниже по сравнению с литыми алюминиевыми бронзами.
Задача снижения изнашивания головки железнодорожного буфера решалась в работе [7]. Железнодорожные буферы во время работы находятся в практически постоянном контакте друг с другом и имеют значительные износы. Для уменьшения интенсивности изнашивания головки буфера покрывают графитизированной смазкой, однако этот способ имеет много недостатков. Было предложено решение покрыть голову буфера с бронзой с помощью лазерной наплавки. В качестве присадочного материала выбрали алюминиевую бронзу CuAl9Fe3. Лазерную наплавку проводили с помощью роботизированного стенда, оснащенного промышленными роботами ABB, и диодного лазера высокой мощности HPDL LDF 4000-30 фирмы LaserLine с максимальной выходной мощностью 4,0 кВт. Материал основы − круг из мягкой стали S355J2, имеющий номинальный диаметр 38,0 мм, Твердость наплавленного покрытия колебалась в пределах 178–189 HV0,2.
Наименьший износ показали образцы с алюминиевыми слоями бронзы (в среднем 10 мг) и стальные образцы со смазанными поверхностями (в среднем 7,5 мг). Износ образцов оказался одинаковым на протяжении всех четырех серий. Таким образом, можно предположить, что применение алюминиевой бронзы CuA19Fe3 после лазерной наплавки позволит отказаться от необходимости смазывания железнодорожного буфера в процессе эксплуатации подвижного состава.
Целями работы является определение влияния поперечных колебаний лазерного луча на перемешивание наплавляемой шихты с материалом основы и на производительность наплавки.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАПЛАВКИ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В экспериментальных исследованиях использовали лазерный комплекс ИМАШ РАН [6]. Образцы изготавливали из стали 40Х размерами 15 Ч 20 Ч 70 мм. Для наплавки выбран порошок на основе меди ПР-БрАМц 9-2 с размером частиц 40–150 мкм. В качестве варьируемых параметров были выбраны мощность излучения P = 700–1 000 Вт, скорость обработки V = 5–10 мм / с и диаметр пучка d = 1–3 мм. В качестве дополнительного фактора рассматривалось сканирование луча с фиксированной частотой f = 220 Гц. Использовался сканатор резонансного типа с упругим элементом, на котором было закреплено зеркало. Металлографические исследования наплавленных покрытий проводили на микротвердомере ПМТ‑3 при нагрузке 0,98 Н, металлографическом микроскопе Альтами МЕТ 1С и цифровом микроскопе АМ413МL.
Структура и химический состав наплавленных слоев исследовали на сканирующем электронном микроскопе TESCAN VEGA 3 SBH с системой энергодисперсионного анализа с применением режимов отраженных и вторичных электронов.
Для определения трибологических характеристик наплавленных образцов применялась универсальная машина трения МТУ‑01. Испытания проводили по схеме «плоскость (наплавленный образец) – кольцо сталь 40Х (48–52 HRC).Скорость скольжения и давление на образец изменялись дискретно в интервале 0,1–1,1 м / с и 1–3 МПа соответственно. В качестве смазочного материала использовали масло трансмиссионное ТСЗп‑8.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Лазерная наплавка образцов выполнялась на оптимальных режимах расфокусировнанным лучом и с поперечными колебаниями луча по нормали к вектору скорости лазерной обработки. На рис. 1а, b представлены микрошлифы наплавленных дорожек с размерами 0,75 Ч 2,1 мм, твердостью (181–208 HV), и 0,68 Ч 3,38 мм – (204–224 HV), полученных расфокусированным лучом и сканирующим с частотой 220 Гц лучом соответственно. Зона проплавления основы при обработке расфокусированным лучом и сканирующим лучом составила 380 и 150 мкм соответственно. Площадь поперечного сечения единичного наплавленного слоя при сканировании луча в 1,5 раза больше, чем при наплавке расфокусированным лучом.
На рис. 2а, b показаны зоны сплавления покрытия с основой и химический состав в зоне наплавки, в переходной зоне и основном материале. Из представленных результатов следует, что при обработке расфокусированным лучом в наплавленном слое наблюдается большее содержание железа, что является следствием более глубокого проплавления основы.
Коэффициенты трения изменялись в пределах 0,016–0,022 и 0,014–0,021 при испытании образцов, наплавленных расфокусированным и сканирующим лучом соответственно, что в два раза ниже, чем на образцах из литой бронзы. Установлено, что площадь поперечного сечения наплавленной дорожки сканирующим лучом в 1,5 раза больше, чем расфокусированным лучом при одних и тех же режимах обработки.
Лазерная наплавка антифрикционных покрытий на стальные поверхности может быть использована в судовом машиностроении, узлах трения гидравлических агрегатов, в тяжело нагруженных подшипниках скольжения и быстроходных механизмах. Современное технологическое оборудование, оснащенное волоконными, диодными и другими лазерами, позволяет наплавлять рабочие поверхности плоских деталей, тел вращения и деталей сложной пространственной формы. Прочность сцепления нанесенных лазерным лучом покрытий на основе меди выше прочности на сдвиг нормализованной и улучшенной стали и составляет 350–480 МПа.
ВЫВОДЫ
Разработана технология лазерной наплавки антифрикционных покрытий на основе меди порошковым материалом ПР-БрАМц 9-2. Коэффициент трения скольжения при использовании в качестве смазочного материала масла трансмиссионного ТСЗп‑8 составил 0,016–0,022 и 0,014–0,021 при наплавке расфокусированным и сканирующим с частотой 220 Гц лучом соответственно, что в два раза ниже, чем у литой бронзы.
Производительность лазерной наплавки при поперечных колебаниях луча к вектору скорости наплавки повышается в 1,5 раза по сравнению с наплавкой расфокусированным лучом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рыбин В. В., Вайнерман А. Е., Баранов А. В., Андронов Е. В., Пичужкин С. А. Исследование особенностей и разработка прогрессивных технологий сварки медных сплавов со сталями и наплавки медных сплавов на стали. Вопросы материаловедения. 2006; 1 (45): 220–229.
Rybin V. V., Vajnerman A. E., Baranov A. V., Andronov E. V., Pichuzhkin S. A. Issledovanie osobennostej i razrabotka progressivnyh tekhnologij svarki mednyh splavov so stalyami i naplavki mednyh splavov na stali. Voprosy materialovedeniya. 2006; 1 (45): 220–229.
2. Цибульский И. А., Климова О. Г., Корсмик Р. С., Ахметов А. Д., Кузнецов М. В. Влияние технологических параметров на взаимное проникновение меди и железа при лазерной наплавке медно-никелевого сплава на сталь. Сварочное производство. 2017; 4: 37–42.
Cibulskij I. A., Klimova O. G., Korsmik R. S., Ahmetov A. D., Kuznecov M. V. Vliyanie tekhnologicheskih parametrov na vzaimnoe proniknovenie medi i zheleza pri lazernoj naplavke medno-nikelevogo splava na stal'. Svarochnoe proizvodstvo. 2017; 4: 37–42.
3. Arias-Gonzбlez F. et al. Production of phosphor bronze coatings by laser cladding. Procedia Manufacturing. 2017; 13: 177–182.
4. Zeng D. W., Xie C. S., Wang M. Q. In situ synthesis and characterization of Fep / Cu composite coating on SAE1045 carbon steel by laser cladding. Materials Science and Engineering. 2003; 344: 357–364.
5. Zhang H., Yizhua, H., Xiaomina, Ye P. Microstructure and age characterization of Cu‑15Ni‑8Sn alloy coatings by laser cladding. Applied Surface Science. 2010; 256: 5837–5842.
6. Devojno O. G., Feldshtein E., Kardapolava M. A., Lutsko N. I. On the formation features, structure, microhardness and tribological behavior of single tracks and coating layers formed by laser cladding of Al-Fe powder bronze. Surface and Coatings Technology. 2019; 358: 195–206.
7. Sitarz M., Kurc-Lisiecka A., Gamon W. Surface Analysis of Railway Buffers Heads Covered with Bronze Using Laser Cladding. ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING. 2017; 17 (2): 89–94.
8. Бирюков В. П., Дозоров А. В. Лазерные системы для упрочнения, наплавки деталей и точного раскроя листового материала. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2006;1: 60–66.
Biryukov V. P., Dozorov A. V. Lazernye sistemy dlya uprochneniya, naplavki detalej i tochnogo raskroya listovogo materiala. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin. 2006;1: 60–66.
Статья принята к публикации 01.03.2019.
В судостроении, химическом машиностроении и других отраслях промышленности, где создаются изделия, предназначенные для эксплуатации в жестких условиях, к деталям предъявляют повышенные требования. Их поверхности должны обладать коррозионной стойкостью, антифрикционными свойствами, тепло- и электропроводностю и при этом иметь высокие механические свойства [1]. Изготовление изделий из меди и ее сплавов дорого с экономической точки зрения, а в ряде случаев просто невозможно по причине низкого предела прочности меди и сплавов. Для уменьшения расхода медных сплавов изделия можно создавать путем наплавки медных сплавов на сталь. Применение дуговых методов наплавки сопровождается значительным расплавлением стальной подложки, надрезами материала основы и перемешиванием стали с расплавленным присадочным материалом. Как результат наплавленный слой может содержать до 30% железа.
Известны эксперименты, в которых лазерную наплавку медного слоя проводили проволокой МНЖКТ 5-1-0,2-0,2 диаметром 1,2 мм на стальную пластину Ст3сп толщиной 7 мм [2]. В качестве источника лазерного излучения использовали волоконный лазер ЛС‑15, оптическую сварочную головку YW50. Наплавку проводили при мощности излучения 5–10 кВт, варьируя диаметр луча, скорость наплавки и скорость подачи проволоки.
Металлографическими исследованиями установлено, что глубина проникновения меди в сталь при мощности излучения Р = 5 и 10 кВт и диаметре лазерного пятна D = 3,6 мм составляет 50–130 мкм, а при Р = 10 кВт и D = 6 мм глубина прникновения уже составляет 100–300 мкм. Среднее содержание железа в наплавленном слое определено как 3,6 и 20,3% соответственно. Микротвердость наплавленного валика при мощности излучения 5 кВт изменяется в пределах 77–115 HV0,2, а при мощности излучения 10 кВт находилась в пределах 77–330 HV0,2.
В работе [3] описан эксперимент, который проводился при использовании диодного лазера мощностью до 1 600 Вт. Для наплавки был выбран порошок бронзы Cu15Sn0,4P с размерами частиц 150–180 мкм. В качестве подложки применяли легированную сталь AISI 4340. Лазерный луч фокусировался с помощью линзы диаметром 50 мм с фокусным расстоянием 250 мм. На поверхности подложки формировали пятно лазера диаметром 3 мм.
Единичные дорожки наплавляли при мощности лазера 1 000 Вт, скорости перемещения луча 10 мм / с и расходе порошка 24 г / мин. Средняя плотность мощности излучения составляла 142 Вт / мм2. Ширина единичной наплавленной дорожки была 3 мм при высоте 0,8 мм. Наплавку поверхности образцов выполняли с коэффициентом перекрытия 66%.
Твердость бронзового покрытия HV 172 ± 12, и она выше, чем у фосфористой бронзы 100 HB или 110 HV. Твердость зоны термического влияния толщиной до 0,5 мм составляла 630 ± 50 HV, что значительно выше, чем твердость легированной стали (335 ± 40 HV).
Результаты лазерной наплавки образцов стали SAE1045 с размерами 40 Ч 30 Ч 8 мм, выполняемой с помощью СО2-лазера мощностью излучения 2 кВт, при скоростях перемещения луча 5, 9 и 13 мм / с и диаметре луча 3 мм, описаны в статье [4]. На поверхность образца наносили шликерное покрытие толщиной до 1 мм, содержащее порошок Cu5Al и связующее вещество. При скорости обработки 5 мм / с наблюдаются сферически частицы железа, равномерно распределенные в зоне наплавки, кроме дендритной структуры, расположенной у подложки. При увеличении скорости сканирования до 9 и 13 мм / с дендритные микроструктуры исчезают, распределение сферических частиц железа становится гетерогенным, а электрическое сопротивление наплавленного слоя уменьшается с увеличением скорости перемещения луча.
Авторы работы [5] наносили на стальную пластину Q235 с размерами 100 Ч 100 Ч 10 мм равномерным слоем толщиной 1,2 мм порошок, содержащий медь, никель и олово в пропорции 77 : 15 : 8, перемешивая его перед нанесением. Наплавку проводили непрерывным излучением СО2-лазера мощностью 2 кВт при скорости перемещения луча 400 мм / мин и диаметре луча на поверхности образца 4,5 мм. Затем проводили старение образца при температуре 370 °C в течение 30–480 минут. Микротвердость покрытия оказалась вдвое выше после старения при 370 °C в течение 2 часов, и ее максимальное значение составило 390 HV. При этом удельное электрическое сопротивление покрытия уменьшилось с 2,87 · 10–5 до 1,52 · 10–5 Ом · см.
Для наплавки алюминиевой бронзы в работе [6] использовали CO2-лазер «Комета‑2» мощностью излучения 1 кВт. Плотность мощности составляла ~1,27 · 105 Вт / см2. В качестве подложки использовалась сталь 45. Единичные дорожки и многослойная наплавка бронзы для испытания образцов на трение и износ были нанесены при скорости перемещения луча 100–300 мм / мин и расстоянии сопла над поверхностью 10–14 мм. В условиях испытания при трении без смазочного материала при скоростях наплавки ниже 140–160 мм / мин коэффициент трения стабильный 0,17–0,2 и значительно ниже по сравнению с литыми алюминиевыми бронзами.
Задача снижения изнашивания головки железнодорожного буфера решалась в работе [7]. Железнодорожные буферы во время работы находятся в практически постоянном контакте друг с другом и имеют значительные износы. Для уменьшения интенсивности изнашивания головки буфера покрывают графитизированной смазкой, однако этот способ имеет много недостатков. Было предложено решение покрыть голову буфера с бронзой с помощью лазерной наплавки. В качестве присадочного материала выбрали алюминиевую бронзу CuAl9Fe3. Лазерную наплавку проводили с помощью роботизированного стенда, оснащенного промышленными роботами ABB, и диодного лазера высокой мощности HPDL LDF 4000-30 фирмы LaserLine с максимальной выходной мощностью 4,0 кВт. Материал основы − круг из мягкой стали S355J2, имеющий номинальный диаметр 38,0 мм, Твердость наплавленного покрытия колебалась в пределах 178–189 HV0,2.
Наименьший износ показали образцы с алюминиевыми слоями бронзы (в среднем 10 мг) и стальные образцы со смазанными поверхностями (в среднем 7,5 мг). Износ образцов оказался одинаковым на протяжении всех четырех серий. Таким образом, можно предположить, что применение алюминиевой бронзы CuA19Fe3 после лазерной наплавки позволит отказаться от необходимости смазывания железнодорожного буфера в процессе эксплуатации подвижного состава.
Целями работы является определение влияния поперечных колебаний лазерного луча на перемешивание наплавляемой шихты с материалом основы и на производительность наплавки.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАПЛАВКИ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В экспериментальных исследованиях использовали лазерный комплекс ИМАШ РАН [6]. Образцы изготавливали из стали 40Х размерами 15 Ч 20 Ч 70 мм. Для наплавки выбран порошок на основе меди ПР-БрАМц 9-2 с размером частиц 40–150 мкм. В качестве варьируемых параметров были выбраны мощность излучения P = 700–1 000 Вт, скорость обработки V = 5–10 мм / с и диаметр пучка d = 1–3 мм. В качестве дополнительного фактора рассматривалось сканирование луча с фиксированной частотой f = 220 Гц. Использовался сканатор резонансного типа с упругим элементом, на котором было закреплено зеркало. Металлографические исследования наплавленных покрытий проводили на микротвердомере ПМТ‑3 при нагрузке 0,98 Н, металлографическом микроскопе Альтами МЕТ 1С и цифровом микроскопе АМ413МL.
Структура и химический состав наплавленных слоев исследовали на сканирующем электронном микроскопе TESCAN VEGA 3 SBH с системой энергодисперсионного анализа с применением режимов отраженных и вторичных электронов.
Для определения трибологических характеристик наплавленных образцов применялась универсальная машина трения МТУ‑01. Испытания проводили по схеме «плоскость (наплавленный образец) – кольцо сталь 40Х (48–52 HRC).Скорость скольжения и давление на образец изменялись дискретно в интервале 0,1–1,1 м / с и 1–3 МПа соответственно. В качестве смазочного материала использовали масло трансмиссионное ТСЗп‑8.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Лазерная наплавка образцов выполнялась на оптимальных режимах расфокусировнанным лучом и с поперечными колебаниями луча по нормали к вектору скорости лазерной обработки. На рис. 1а, b представлены микрошлифы наплавленных дорожек с размерами 0,75 Ч 2,1 мм, твердостью (181–208 HV), и 0,68 Ч 3,38 мм – (204–224 HV), полученных расфокусированным лучом и сканирующим с частотой 220 Гц лучом соответственно. Зона проплавления основы при обработке расфокусированным лучом и сканирующим лучом составила 380 и 150 мкм соответственно. Площадь поперечного сечения единичного наплавленного слоя при сканировании луча в 1,5 раза больше, чем при наплавке расфокусированным лучом.
На рис. 2а, b показаны зоны сплавления покрытия с основой и химический состав в зоне наплавки, в переходной зоне и основном материале. Из представленных результатов следует, что при обработке расфокусированным лучом в наплавленном слое наблюдается большее содержание железа, что является следствием более глубокого проплавления основы.
Коэффициенты трения изменялись в пределах 0,016–0,022 и 0,014–0,021 при испытании образцов, наплавленных расфокусированным и сканирующим лучом соответственно, что в два раза ниже, чем на образцах из литой бронзы. Установлено, что площадь поперечного сечения наплавленной дорожки сканирующим лучом в 1,5 раза больше, чем расфокусированным лучом при одних и тех же режимах обработки.
Лазерная наплавка антифрикционных покрытий на стальные поверхности может быть использована в судовом машиностроении, узлах трения гидравлических агрегатов, в тяжело нагруженных подшипниках скольжения и быстроходных механизмах. Современное технологическое оборудование, оснащенное волоконными, диодными и другими лазерами, позволяет наплавлять рабочие поверхности плоских деталей, тел вращения и деталей сложной пространственной формы. Прочность сцепления нанесенных лазерным лучом покрытий на основе меди выше прочности на сдвиг нормализованной и улучшенной стали и составляет 350–480 МПа.
ВЫВОДЫ
Разработана технология лазерной наплавки антифрикционных покрытий на основе меди порошковым материалом ПР-БрАМц 9-2. Коэффициент трения скольжения при использовании в качестве смазочного материала масла трансмиссионного ТСЗп‑8 составил 0,016–0,022 и 0,014–0,021 при наплавке расфокусированным и сканирующим с частотой 220 Гц лучом соответственно, что в два раза ниже, чем у литой бронзы.
Производительность лазерной наплавки при поперечных колебаниях луча к вектору скорости наплавки повышается в 1,5 раза по сравнению с наплавкой расфокусированным лучом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рыбин В. В., Вайнерман А. Е., Баранов А. В., Андронов Е. В., Пичужкин С. А. Исследование особенностей и разработка прогрессивных технологий сварки медных сплавов со сталями и наплавки медных сплавов на стали. Вопросы материаловедения. 2006; 1 (45): 220–229.
Rybin V. V., Vajnerman A. E., Baranov A. V., Andronov E. V., Pichuzhkin S. A. Issledovanie osobennostej i razrabotka progressivnyh tekhnologij svarki mednyh splavov so stalyami i naplavki mednyh splavov na stali. Voprosy materialovedeniya. 2006; 1 (45): 220–229.
2. Цибульский И. А., Климова О. Г., Корсмик Р. С., Ахметов А. Д., Кузнецов М. В. Влияние технологических параметров на взаимное проникновение меди и железа при лазерной наплавке медно-никелевого сплава на сталь. Сварочное производство. 2017; 4: 37–42.
Cibulskij I. A., Klimova O. G., Korsmik R. S., Ahmetov A. D., Kuznecov M. V. Vliyanie tekhnologicheskih parametrov na vzaimnoe proniknovenie medi i zheleza pri lazernoj naplavke medno-nikelevogo splava na stal'. Svarochnoe proizvodstvo. 2017; 4: 37–42.
3. Arias-Gonzбlez F. et al. Production of phosphor bronze coatings by laser cladding. Procedia Manufacturing. 2017; 13: 177–182.
4. Zeng D. W., Xie C. S., Wang M. Q. In situ synthesis and characterization of Fep / Cu composite coating on SAE1045 carbon steel by laser cladding. Materials Science and Engineering. 2003; 344: 357–364.
5. Zhang H., Yizhua, H., Xiaomina, Ye P. Microstructure and age characterization of Cu‑15Ni‑8Sn alloy coatings by laser cladding. Applied Surface Science. 2010; 256: 5837–5842.
6. Devojno O. G., Feldshtein E., Kardapolava M. A., Lutsko N. I. On the formation features, structure, microhardness and tribological behavior of single tracks and coating layers formed by laser cladding of Al-Fe powder bronze. Surface and Coatings Technology. 2019; 358: 195–206.
7. Sitarz M., Kurc-Lisiecka A., Gamon W. Surface Analysis of Railway Buffers Heads Covered with Bronze Using Laser Cladding. ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING. 2017; 17 (2): 89–94.
8. Бирюков В. П., Дозоров А. В. Лазерные системы для упрочнения, наплавки деталей и точного раскроя листового материала. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2006;1: 60–66.
Biryukov V. P., Dozorov A. V. Lazernye sistemy dlya uprochneniya, naplavki detalej i tochnogo raskroya listovogo materiala. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin. 2006;1: 60–66.
Отзывы читателей
