Halkeamien ja jäljellä olevan sisäisen stressin välisen suhteen analyysi laserverhousprosessissa
Avaintekniikkana aloilla, kuten mekaaninen valmistus ja ilmailutila, laserlevyjä käytetään yleisesti osien korjaamiseen, pinnan vahvistamiseen ja toiminnalliseen pinnoitteen valmistukseen. Vaikka sen ydinominaisuus "nopealle lämmitykselle ja nopealle jäähdytykselle" mahdollistaa tehokkaan verhouksen, se indusoi helposti sisäisen stressin verhouskerroksen ja substraatin välillä. Kun sisäinen stressi ylittää verhouskerroksen satolujuuden, aloittavat halkeamat, mikä vaikuttaa vakavasti tuotteen laatuun ja käyttöikäyn. Tässä artikkelissa analysoidaan systemaattisesti laserlevyjen jäännösten sisäisen stressin tyyppejä, syitä ja niiden korrelaatiota halkeamien kanssa tarjoamalla teoreettisia viitteitä alan halkeamien ongelmien ratkaisemiseksi.
Laserpäällystyslämpörasitus: Halkeamien muodostumisen pääasiallinen ajokerroin
Lämpörasitus on jäljellä oleva sisäinen stressi, jolla on suurin vaikutus laserlevyjen halkeamiin, ja sen muodostuminen liittyy suoraan "lämpötilaerot" ja "lämpöä lämpötilan kertoimissa". Laservaikutuksen aikana verhouskerros lämmitetään heti sulaan tilaan, kun taas substraatin lämpötila on lähellä huoneenlämpötilaa, mikä johtaa merkittävään lämpötilaero näiden kahden välillä. Jäähdytysvaiheessa verhouskerroksen on kutistettava nopeasti; Koska substraatilla on alhaisempi lämpölaajennuskerroin kuin verhouskerros (esim. Verhoiluseos ja hiiliterässubstraatti), substraatin kutistuminen on paljon pienempi. Substraatti rajoittaa verhouskerroksen kutistumista, mikä johtaa vetolujuuden kertymiseen. Multi ({6}}}}}}}}}}}}}}}}} -simulaatiotutkimukset osoittavat, että tämä "lämmön laajennus ja supistuminen" aiheuttaa myös verhouskerroksen epätasaisen muodonmuutoksen, stressipitoisuuden tehostamisen ja viime kädessä siitä, että se on tulossa ydinhalkeaman aloittamiselle.
Laserpäällysteisen rakenteellinen stressi: Mikroskooppisen vaiheen muunnoksen aiheuttama mahdollinen vaara
Rakenteellinen stressi on peräisin "nestemäisen metallin kiiltävän metallin" kiteisestä faasimuutoksesta laserlevyprosessin aikana, mikä johtuu epätasaisesta mikroskooppisesta rakenteen muutoksesta. Kun verhousmateriaali ja substraatti on sulanut, nestemäinen metalli muodostaa erityyppisiä kiinteitä rakenteita (kuten martensiitti ja austeniitti) jäähdytyksen ja kiinteytymisen aikana, ja eri rakenteiden erityisellä tilavuudessa on eroja. Samaan aikaan verhouskerroksen ja substraatin välinen koostumusero (esim. Verhouskerros sisältää elementtejä, kuten volframia ja kromia, kun taas substraatti on tavallinen teräs) laajentaa edelleen mikroskooppisen rakenteen eroa kiteytymisen jälkeen, mikä johtaa "koordinointiin" tilavuuden muutoksessa. Tämä koordinaatio on rajoitettu verhouskerroksessa ja muuttuu lopulta rakenteelliseksi stressiksi. Vaikka sen vaikutus halkeamiin on heikompaa kuin lämpöjännityksen vaikutus, se aiheuttaa stressiä - heikentyneet alueet verhouskerroksen sisällä, mikä tarjoaa kanavia halkeaman etenemiseen.
Laser -verhousrajoituksen stressi: murtumisriskipiste kahdella - vaiheen muuntaminen
Rajoitusjännitys on stressi, joka syntyy, kun substraatti rajoittaa verhouskerroksen "lämmityksen ja laajentumisen" ja "jäähdytyksen ja kutistumisen" kahden vaiheen aikana, ja stressin muutosprosessi on ilmeinen. Lämmitysvaiheessa sulan uima -altaan ensimmäinen sulatettu materiaali laajenee lämmitettyä, mutta ympäröivä substraatti pysyy alhaisessa - lämpötilan jäykässä tilassa estäen laajentumisen, mikä tuottaa puristusjännityksen verhouskerroksen sisällä. Jäähdytysvaiheessa lämmitetyn verhouskerroksen (ja komposiittipinnoitteen) on kutistettava, mutta substraatti rajoittaa sitä, jolla on alhaisempi lämpötila ja suurempi jäykkyys, joten puristusjännitys muuttuu vähitellen vetolujuudeksi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että laserlevykerrosten sitkeys on yleensä alhainen, ja lopullinen stressi, jota he kestävät, on paljon alhaisempi kuin vetolujuuden aiheuttama hauras murtuma, mikä tekee rajoitusjännityksestä tärkeän riskipiste halkeamien aloittamiselle.
Erot kolmen tyyppisen jäännösten sisäisen stressin vaikutuksissa laserverhoilun halkeamiin
Vaikka kolmen tyyppinen jäännös sisäinen stressi laserlevyllä kaikki indusoivat halkeamia, niiden syyt ja vaikutukset ovat huomattavasti erilaisia. Ydinsyiden näkökulmasta: Lämpörasitus on peräisin makroskooppisesta lämpötilaeroista ja materiaalien ominaisuuseroista; Rakenteellinen stressi johtuu mikroskooppisen vaihemuutoksen aiheuttamista tilavuusmuutoksista; Rajoitusstressi on laajennus- ja supistumisvaste substraattirajoituksessa. Vaikutusasteen näkökulmasta: Lämpörasilla on voimakkain käyttövaikutus halkeamiin, jotka voivat tunkeutua verhouskerrokseen - substraattirajapinta ja aiheuttaa rajapintojen halkeamia; Rajoitusstressi laukaisee suoraan hauran murtuman vetolujuudesta johtuen toiseksi voimakkaimmalla vaikutuksella; Rakenteellinen stressi on keskittynyt pääasiassa verhouskerroksen sisälle, mikä aiheuttaa lähinnä paikallisia mikrohalkeita. Jakeluominaisuuksien näkökulmasta: Lämpörasitus on epätasaisesti jakautunut; Rajoitusstressillä on ilmeinen vaiheen muutos; Rakenteellinen stressi on keskittynyt faasimuutoksen aktiivisiin alueisiin.
Laserpäällystejärjestelmän ydinkomponentit
Ohjeet laserpäällysteelle
Yhteenvetona voidaan todeta, että laserpäällyshalkeamien ydin on seurausta sisäisen stressin ylittämisestä, joka ylittää verhouskerroksen laakerin. Niiden joukossa lämpörasitus on ytimen ajokerroin, rajoitusjännitys on suora laukaiseva tekijä ja rakenteellinen stressi aiheuttaa olosuhteita halkeaman etenemiseen. Tämän perusteella laserpäällyshalkeamien hallinnan tulisi keskittyä "lämpöjännityksen vähentämiseen", kuten laservoiman optimoimiseen ja skannausnopeuteen jäähdytysnopeuden hidastamiseksi tai verhousmateriaalien valitseminen, jossa on alustaa vastaavaa lämpölaajennusta. Samanaikaisesti rakenteellista stressiä voidaan vähentää säätämällä verhousmateriaalien koostumusta mikroskooppisen rakenteen erojen minimoimiseksi, ja rajoitusjännitys voidaan lievittää esilämmittämällä substraatti. Analysoimalla kolmen tyyppisen sisäisen stressin ja halkeamien välistä suhdetta, tämä artikkeli tarjoaa selkeän suunnan laserpäällystetekniikan prosessin optimoinnille, mikä auttaa parantamaan laserin luotettavuutta ja käyttöikäistä - peitettyjä tuotteita.