Լազերային մարման տեխնոլոգիայի համար հարմար նյութերի տեսակների և բնութագրերի վերլուծություն

I. Սև մետաղական նյութեր (ներկայումս ամենատարածված կիրառությունը)

1. Միջին և բարձր ածխածնային պողպատ (ածխածնի պարունակությունը՝ 0.3%~0.8%), բնորոշ նյութեր՝

45 պողպատ (բարձրորակ միջին ածխածնային կառուցվածքային պողպատ), որը JIS ստանդարտներում, ASTM 1045/080M46-ում և DIN C45-ում նշված է որպես S45C, պրեմիում ածխածնային կառուցվածքային պողպատ է՝ հետևյալ քիմիական կազմով՝ 0.42-0.50% ածխածին (C), 0.17-0.37% սիլիցիում (Si), 0.50-0.80% մանգան (Mn) և ≤0.25% քրոմ (Cr): Այս բազմակողմանի նյութը ցուցաբերում է գերազանց սառը/տաք մշակման ունակություն, գերազանց մեխանիկական հատկություններ, ծախսարդյունավետություն և լայն մատչելիություն, ինչը այն լայնորեն կիրառում է արդյունաբերական կիրառություններում: Այնուամենայնիվ, դրա հիմնական սահմանափակումը ցածր կարծրացման ունակությունն է, ինչը այն դարձնում է անպիտան մեծ լայնական չափսեր կամ բարձր ճշգրտության չափանիշներ պահանջող բաղադրիչների արտադրության համար:

T8 պողպատ: Էվտեկտոիդ ածխածնային գործիքային պողպատ, որը թրջվելուց և կոփելուց հետո ցուցաբերում է բարձր կարծրություն և մաշվածության դիմադրություն, չնայած այն ունի սահմանափակումներ, այդ թվում՝ ցածր տաք կարծրացում, վատ կարծրացում և մեքենայացման ընթացքում գերտաքացման դեպքում դեֆորմացիայի հակվածություն: Այս նյութը համապատասխանում է GB/T 1298 շարքի ստանդարտներին, պարունակում է 0.75%-ից մինչև 0.84% ​​ածխածնի պարունակություն, ինչը այն հարմար է դարձնում պարզ ձևի սառը ձևավորման մամլիչների և կտրող գործիքների արտադրության համար: Սառեցման գործընթացը պահանջում է ջրային սառեցում 780-800℃°C ջերմաստիճանում, մինչդեռ 250℃°C-ից բարձր կոփումը ապահովում է չափային կայունություն: Այնուամենայնիվ, այն խորհուրդ չի տրվում օգտագործել հարվածային բեռնվածքի դիմադրություն պահանջող կիրառությունների համար:

65Mn պողպատ: Ջերմային մշակումից և սառը ձգմամբ կարծրացումից հետո բարձր ամրությամբ զսպանակավոր պողպատե արտադրանք, որն ապահովում է լավ ճկունություն և պլաստիկություն: Նույնական մակերևութային պայմաններում և լրիվ կարծրացման դեպքում դրա հոգնածության սահմանը համապատասխանում է հնգագույն համաձուլվածքային զսպանակների հոգնածության սահմանին: Այնուամենայնիվ, վատ կարծրացման պատճառով այն հիմնականում օգտագործվում է փոքր չափի զսպանակների համար, ինչպիսիք են ճնշումը կարգավորող/արագությունը կարգավորող զսպանակները, ուժը չափող զսպանակները, ընդհանուր մեխանիկական շրջանաձև/ուղղանկյուն պարուրաձև զսպանակները կամ փոքր մեքենաների համար նախատեսված մետաղալարով ձգված պողպատե զսպանակները: Կարծրացման էֆեկտ. Մակերեսային կարծրությունը հասնում է 55-65 HRC-ի՝ 0.2~1.5 մմ կարծրացած շերտի խորությամբ, որն առանձնանում է միատարր մարտենսիտային կառուցվածքով և զգալիորեն բարելավված մաշվածության դիմադրողականությամբ (օրինակ՝ 45 պողպատի մաշվածության ժամկետը 4-6 անգամ ավելանում է կարծրացումից հետո): Հարմար է ատամնանիվների, քորոցների և լիսեռի բաղադրիչների համար: Մեխանիզմ. Բավարար ածխածնի պարունակությունը ձևավորում է առատ մարտենսիտ, որը արագ լազերային տաքացման ժամանակ ենթարկվում է լրիվ աուստենիտացման և հասնում է լրիվ փուլային փոխակերպման՝ ինքնասառեցման կարծրացման միջոցով:

2. Համաձուլված կառուցվածքային պողպատ (ավելացնել Cr, Ni, Mo և այլ տարրեր), բնորոշ նյութեր՝

40Cr: (40Cr-ը դասվում է «համաձուլված կառուցվածքային պողպատի» կատեգորիայի մեջ՝ ըստ GB3077-ի սահմանման։ Այս պողպատը պարունակում է 0.37%-0.44% ածխածին, որը մի փոքր ավելի ցածր է, քան 45 պողպատը, համեմատելի Si և Mn պարունակությամբ։ Այն պարունակում է 0.80%-1.10% Cr։ Տաք գլանման կիրառություններում այս 1% Cr պարունակությունը էապես անարդյունավետ է, քանի որ երկու տեսակներն էլ ցուցաբերում են նմանատիպ մեխանիկական հատկություններ։ Հաշվի առնելով, որ 40Cr-ը արժե 45 պողպատի մոտ կեսը, տնտեսական նկատառումները հաճախ հանգեցնում են 45 պողպատի օգտագործմանը, երբ հնարավոր է։)

35CrMo: 35CrMo-ն համաձուլված կառուցվածքային պողպատի (համաձուլված մրգված և կոփված պողպատ) սպեցիֆիկացիոն կոդ է, որը համապատասխանում է գերմանական 1.7220, բրիտանական 708A37, ֆրանսիական 35CD4 և այլն ստանդարտներին, համապատասխան GB/T 3077-2015 ստանդարտին: Այն ունի 0.72% ածխածնի համարժեք, վատ եռակցելիություն, որը պահանջում է նախնական տաքացման միջոցառումներ: Այս պողպատը ցուցաբերում է բարձր ստատիկ ամրություն և հարվածային դիմացկունություն՝ ձգման ամրությամբ ≥985 ՄՊա և հոսունության սահմանով ≥835 ՄՊա, որը կարող է դիմակայել մինչև 500℃ երկարատև շահագործման ջերմաստիճաններին: Այն հարմար է բարձր բեռնվածության մեխանիկական բաղադրիչների, ինչպիսիք են փոխանցման տուփերը, շարժիչի լիսեռները, միացնող ձողերը և գոլորշու տուրբինային իլիկները գլանման գործարաններում, արտադրության համար:

20CrMnTi: 0.17%-0.24% ածխածնի պարունակությամբ կարբուրացված պողպատ, որը լայնորեն օգտագործվում է ավտոմոբիլային արտադրությունում փոխանցման տուփերի համար: Որպես միջին կարծրացման կարբուրացված պողպատ (Cr-Mn-Ti), այն ցուցաբերում է բացառիկ կարծրացում՝ միաժամանակ պահպանելով բարձր ցածր ջերմաստիճանային հարվածային ամրություն: Հատուկ մշակված մակերեսային կարբուրացման կարծրացման համար, այս պողպատը ցուցաբերում է գերազանց մեքենայականություն՝ նվազագույն դեֆորմացիայով և ակնառու հոգնածության դիմադրությամբ: Դրա հիմնական կիրառությունները ներառում են լիսեռի բաղադրիչների, մխոցի մասերի և ավտոմեքենաների և ինքնաթիռների մասնագիտացված բաղադրիչների արտադրությունը:

Հանգստացնող ազդեցություն. Կարծրությունը կարող է հասնել 60~70 HRC-ի, կարծրացած շերտի խորությունը՝ 0.3~2 մմ, համաձուլվածքային տարրերը բարելավում են կարծրացումը և կոռոզիոն դիմադրությունը (օրինակ՝ 35CrMo փոխանցումատուփը մարելուց հետո հոգնածության դիմադրությունը մեծանում է 30%-ով):

Նշում. Բարձր համաձուլվածքի պարունակությունը կարող է նվազեցնել լազերի կլանման արագությունը, ուստի անհրաժեշտ է բարձրացնել էներգիայի կլանման արդյունավետությունը սևացման միջոցով (օրինակ՝ ֆոսֆատացում և ծածկույթ):

3. Թուջ (մոխրագույն թուջ, ճկուն թուջ), բնորոշ նյութեր՝

HT300: բարձր ամրության մոխրագույն թուջից պատրաստված պեռլիտային տեսակ է, որը համապատասխանում է GB 9439-88 ազգային ստանդարտին, դրա «HT» անվանումը ներկայացնում է մոխրագույն թուջ, «300»-ը նշանակում է, որ 30 մմ տրամագծով փորձարկման ձողի նվազագույն ձգման ամրությունը 300 ՄՊա է։

QT600-3: QT600-3-ը մարգարիտային մարմնով դյուրաբեկ երկաթ է, որն ունի միջին և բարձր ամրություն, միջին կարծրություն և պլաստիկություն, բարձր համապարփակ կատարողականություն, լավ մաշվածության դիմադրություն և թրթռման մարում, լավ ձուլման գործընթացային բնութագրեր: Այն կարող է փոխել իր հատկությունները տարբեր ջերմային մշակումների միջոցով:

Հանգստացնող ազդեցություն. Մակերեսային կարծրությունը կարող է հասնել 45~55 HRC-ի, կարծրացած շերտի խորությունը՝ 0.1~0.8 մմ, իսկ գրաֆիտային փուլի շուրջ ձևավորվում է մարտենսիտ + մնացորդային աուստենիտային կառուցվածք, ինչը մեծացնում է հակահղկող ունակությունը (օրինակ՝ մեքենայական գործիքի ուղեցույցի շփման գործակիցը մարելուց հետո նվազում է 20%-ով):

II. Գունավոր մետաղներ և դրանց համաձուլվածքներ (զարգացող կիրառման ոլորտներ)

1. Տիտանի համաձուլվածք (Ti-6Al-4V և այլն)

Տիտանի համաձուլվածքը վերաբերում է տիտանից և այլ մետաղներից պատրաստված տարբեր համաձուլվածքների: Տիտանը կարևոր կառուցվածքային մետաղ է, որը մշակվել է 1950-ականներին, ունի տիտանի համաձուլվածքի ամրություն, կոռոզիոն դիմադրություն և բարձր ջերմային դիմադրություն:

Կարծրացման բնութագրերը. Լազերային տաքացումը նպաստում է մակերեսին գերհագեցած մարտենսիտի առաջացմանը, և կարծրությունը 300 HV-ից բարձրանում է մինչև 500~600 HV՝ միաժամանակ պահպանելով լավ ամրությունը (հարմար է ավիացիոն շարժիչի շեղբերի ամրացման համար):

  Տեխնիկական դժվարություն. Տիտանի համաձուլվածքն ունի բարձր լազերային անդրադարձունակություն (մոտ 70%), ուստի պետք է օգտագործվի մակերեսային նախնական մշակում (օրինակ՝ ավազահեղուկացում) կամ ուլտրամանուշակագույն լազեր (ալիքի երկարություն՝ 355 նմ, անդրադարձունակություն՝ 30%-ից ցածր):

2. Ալյումինե համաձուլվածք (2xxx շարք, 7xxx շարք)

Սա ալյումինի վրա հիմնված համաձուլվածքային նյութ է, որը պարունակում է ավելացված տարրեր, ինչպիսիք են պղինձը, սիլիցիումը, մագնեզիումը, ցինկը և մանգանը: Տարրերի հարաբերակցության ճշգրտումների միջոցով այն կազմում է 1XXX-ից 8XXX շարքը, որը ներառում է արդյունաբերական մաքուր ալյումին և ալյումին-պղնձե համաձուլվածքներ: Դրա վիճակային կոդերի համակարգը հիմնված է հինգ հիմնարար վիճակների վրա, ներառյալ F (ազատ մեքենայացում) և O (թրծում), իսկ մանրամասն կոդերը, ինչպիսին է T6-ը, հնարավորություն են տալիս ճշգրիտ վերահսկել ամրությունը և կոռոզիոն դիմադրության հատկությունները:

Հալեցման մեխանիզմ. Պինդ լուծույթի ամրացումը իրականացվում է լազերի արագ տաքացման միջոցով, և մետաստաբիլ նստվածքային փուլը ձևավորվում է ինքնասառեցումից հետո (օրինակ՝ 7075 ալյումինե համաձուլվածքի կարծրությունը մարելուց հետո 150 HV-ից աճում է մինչև 220 HV):

Կիրառման սահմանափակումներ. Ալյումինե համաձուլվածքն ունի ուժեղ ջերմահաղորդականություն (ջերմահաղորդականությունը մոտ 200 Վտ/մ² Կ է), ջեռուցման արդյունավետությունն ապահովելու համար անհրաժեշտ է բարձր հզորության լազեր (≥2 կՎտ), և այն հեշտությամբ կարող է առաջացնել ջերմային լարվածության դեֆորմացիա։

3. Անագի համաձուլվածքներ (արույր, բրոնզ)

Սա մաքուր պղնձից և մեկ կամ մի քանի լրացուցիչ տարրերից կազմված համաձուլվածք է: Կիրառություններ՝ մաշվածությանը դիմացկուն բաղադրիչների (օրինակ՝ կրողներ, փականներ) մակերեսային կարծրացում: Լազերային մարումից հետո մակերեսը ձևավորում է նանոբյուրեղային կառուցվածք, որը մեծացնում է կարծրությունը 15%-ից մինչև 30%: Այնուամենայնիվ, տաքացման ջերմաստիճանը պետք է վերահսկվի՝ պղնձի մատրիցի փափկացումը կանխելու համար:

III. Հատուկ ֆունկցիոնալ նյութեր

1. Փոշեմետաղագործության նյութեր (օրինակ՝ երկաթի և պղնձի վրա հիմնված փոշեմետաղագործական բաղադրիչներ): Առավելություններ՝ ծակոտկեն կառուցվածքը կարող է պահեստավորել քսայուղ, որի մակերեսը լազերային մարումից հետո դառնում է ավելի խիտ: Կարծրությունը 20-30 HRC-ից աճում է մինչև 50-55 HRC, ինչը դրանք հարմար է դարձնում ինքնայուղվող կրողների համար:

2. Մակերեսային ծածկույթի նյութեր (օրինակ՝ ջերմային ցողման ծածկույթներ և ծածկույթի շերտեր): Տիպիկ կիրառություններ. Ածխածնային պողպատե մակերեսների վրա ցողված WC-Co ծածկույթների լազերային մարումից հետո ձևավորվում է «մարտենսիտային մատրից + ցեմենտացված կարբիդային փուլ» կոմպոզիտային կառուցվածք, որը հասնում է 1000 HV-ից բարձր կարծրության: Այս նյութերը օգտագործվում են հանքարդյունաբերական մեքենաների մաշվածությանը դիմացկուն բաղադրիչներում:

IV. Լազերային մարման համար ոչ պիտանի նյութեր

Ցածր ածխածնային պողպատ (ածխածնի պարունակությունը Ածխածնի անբավարար պարունակության պատճառով մարտենսիտային փոխակերպումը նվազագույն է, ինչը հանգեցնում է թույլ կարծրացման էֆեկտների (կարծրության աճ

Մաքուր աուստենիտային չժանգոտվող պողպատ (օրինակ՝ 316L): Չունի մարտենսիտային փոխակերպման ունակություն։ Լազերային տաքացումը առաջացնում է միայն աշխատանքային կարծրացում՝ սահմանափակ կարծրության բարելավմամբ (մոտավորապես 15%-20%)։