بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند پوشش‌دهی با لیزر روی مشخصه‌های هندسی و سختی فولاد 4-17

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسنده

استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران

چکیده

پوشش‌دهی با لیزر یکی از روش‌های اصلاح سطح پیشرفته می‌باشد. در این فرآیند، لایه نازکی از یک ماده بر روی سطح قطعات رسوب داده می‌شود .در این پژوهش، پوشش‌دهی فولاد 4-17 با استفاده از لیزر پالسی Nd:YAG با توان 400 وات و پودر 316L انجام پذیرفت. فرکانس لیزر، عرض پالس و سرعت اسکن به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند و پارامترهای ارتفاع پوشش، عرض پوشش، میزان ترشوندگی، نرخ انحلال و میکروسختی به عنوان پارامترهای خروجی‌ فرآیند در نظر گرفته شدند. اثر تغییر متغیرهای ورودی بر روی پارامترهای خروجی فرآیند بررسی شد و متغیرهای ورودی مناسب برای پوشش‌دهی استخراج گردید. نتایج نشان داد با افزایش فرکانس و عرض پالس، ارتفاع پوشش و میکروسختی کاهش یافت اما عرض پوشش، نرخ انحلال و زاویه ترشوندگی افزایش یافت. با افزایش سرعت اسکن، ارتفاع پوشش و میکروسختی افزایش یافت اما عرض پوشش، نرخ انحلال و زاویه ترشوندگی کاهش یافت. سرعت اسکن 5 میلیمتر بر ثانیه، عرض پالس 10 میلی ثانیه و فرکانس 10 هرتز پارامترهای مناسب برای ایجاد یک پوشش با دوام مناسب بود. میانگین میکروسختی پوشش برای نمونه بهینه 590 ویکرز بود که تقریبا 3/1 برابر فلز پایه به دست آمد. مقدار میکروسختی با افزایش فاصله از فلز پایه به سمت پوشش افزایش یافت. سختی در نزدیکی سطح مشترک کاهش یافت. این می‌تواند به میزان بیشتر دانه‌های ستونی نسبت داده شود که نزدیک سطح مشترک پوشش تشکیل شدند.

کلیدواژه‌ها


[1] Overton G, Annderson SG, Belforte DA, Hausken T (2010) Laser marketplace: How wide is the chashm. Laser Focus World 46: 32-49.
[2]. D’Oliveira AS, Silva PS, Vilar R (2002) Microstructural Features of Consecutive Layers of Satellite 6 Deposited By Laser Cladding. Surf Coat Technol 153: 203-209.
[3] Jendrzejewski R, Conde A, Damborenea J, Sliwinski G (2002) Characterisation of the Laser-Clad Stellite Layers for Protective Coatings. Mater Des 23: 83-88.
[4] Vollertsen F, Partes K, Meijer J (2005) State of the art of the laser hardening and cladding. Proc. 3rd  int. WLT. Munich, 281-298.
[5] Khorram A, Davoodi Jamaloei A, Paidar M, Cao X (2019) Laser cladding of Inconel 718 with 75Cr3C2+25(80Ni20Cr) powder: Statistical modeling and optimization. Surf Coat Technol 378: 124933.
[6] Ming Q, Lim LC, Chen ZD (1998)  Laser cladding of nickel-based hardfacing alloys. Surf Coat Technol 106: 174-182.
[7] Bourahima F, Helbert AL, Rege M, Ji V, Solas D, Baudin T (2018) Laser cladding of Ni based powder on a Cu-Ni-Al glassmold: influence of the process parameters on bonding quality and coating geometry. J Alloy Compd 771: 1018-1028
[8] Olakanmia EO, Nyadongo ST, Malikongwa K, Lawal SA, Botes A, Pityana SL (2019) Multi-variable optimisation of the quality characteristics of fiber-laser cladded Inconel-625 composite coatings. Surf Coat Technol 357: 289-303
[9] Kim J, Peng Y (2000) Melt pool shape and dilution of laser cladding with wire feeding. J Mater Process Technol 104(3): 284-293.
[10] Sun Y, Hao M (2012) Statistical analysis and optimization of process parameters in Ti6Al4V laser cladding using Nd:YAG laser. Opt Lasers Eng 50(7): 985-995.
[11] Nenadl O, Ocelík V, Palavra A, Hosson JD (2014) The Prediction of Coating Geometry from Main Processing Parameters in Laser Cladding. Phys Procedia  56: 220-227.
[12] Shi Y, Li Y, Liu J, Yuan Z (2018) Investigation on the parameter optimization and performance of laser cladding a gradient composite coating by a mixed powder of Co50 and Ni/WC on 20CrMnTi low carbon alloy steel. Opt Lasers Tech 99: 256-270.
[13] Moazami Goodarzi D, Pekkarinen J, Salminen A (2017) Analysis of laser cladding process parameter influence on the clad bead geometry. Weld World 61: 883-891.
[14] Liu H, Hu Z, Qin X, Wang Y, Zhang J, Huang S (2017) Parameter optimization and experimental study of the sprocket repairing using laser cladding. Int J Adv Manuf Tech 91: 3967-3975.
[15] Moradi M, Ashoori A, Hasanib A (2020) Additive manufacturing of stellite 6 superalloy by direct laser metal deposition – Part 1: Effects of laser power and focal plane position. Opt Lasers Tech 131: 106328
[16] Moradi M, Hasani A, Malekshahi Beiranvand Z, Ashoori A, Additive manufacturing of stellite 6 superalloy by direct laser metal deposition – Part 2: Effects of scanning pattern and laser power reduction in differrent layers. Opt Lasers Tech 131: 106455
[17] Khorram A, Davoodi jamaloei A, jafari A (2019)  Surface transformation hardening of Ti-5Al-2.5Sn alloy by pulsed nd:yag laser: an experimental study. Int J Adv Manuf Tech 100: 3085-3099.