על מנת לשפר את הביצועים של שכבת החיפוי, מחקר זה משתמש בתכנון Taguchi כדי לחקור את ההשפעות של כוח הלייזר, מהירות הסריקה, זרימת הגז ויחס אבקת SiC על קשיות המיקרו ונפח השחיקה של שכבת החיפוי.

התוצאות מראות שיחס אבקת SiC הוא הגורם העיקרי המשפיע על המיקרו-קשיות והבלאי של שכבת החיפוי. התרומה של היחס של אבקת סיליקון קרביד לקשיחות המיקרו ולנפח הבלאי היא 92.08% ו-79.39%, בהתאמה. באמצעות טרנספורמציה של יחס אות לרעש וניתוח מתאם אפור, מימוש אופטימיזציה רב-אובייקטיבית.

בהתייחס למיקרו קשיות המקסימלית והמינימום בלאי כמטרה, נעשה שימוש בשיטת ניתוח המתאם האפור כדי להשיג את ערכת פרמטרי העיבוד הטובה ביותר ולחזות את רמת המתאם האפורה המתאימה. שיעור השגיאות של חיזוי ואימות ניסיוני הוא 5.3%. מחקר זה מספק הנחיות ליישום שיטת ניתוח המתאם האפור לביצועים של ציפויי חיפוי לייזר ביישומים תעשייתיים מעשיים למיטוב מטרות מרובות בו-זמנית, ומספק בסיס תיאורטי לאופטימיזציה של פרמטרי תהליך עם מטרות של מיקרו-קשיחות ו התנגדות ללבוש.

חיפוי לייזר היא טכנולוגיית ציפוי המשתמשת בקרני לייזר באנרגיה גבוהה כדי להקרין את פני המצע ואת פני האבקה כדי להמיס ולקרר במהירות את האבקה ליצירת ציפוי הקשר המתכתי הנדרש עם המצע. בגלל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלו, היעילות הגבוהה, התכונות המכניות והפיזיקליות המצוינות שלו, חיפוי לייזר נמצא בשימוש נרחב בתיקון משטח ליצירת ציפוי לכידות רב-תכליתי בדילול נמוך. תיקון ציפוי מרוכב התפתח במהירות בשנים האחרונות. אבקת נירוסטה 316L הייתה בשימוש נרחב בתעשייה בגלל העלות הנמוכה, העמידות בפני קורוזיה והתכונה המתמוססת העצמית שלה. עם זאת, ל-316L יש גם מגבלות של קשיות נמוכה ועמידות בפני שחיקה לא מספקת. עם הפיתוח של חומרים מרוכבים, ניתן לשפר מגבלות אלו על ידי הוספת חלקיקי חיזוק. לחלקיקי סיליקון קרביד יש את היתרונות של קשיות מיקרו גבוהה ועמידות טובה בפני שחיקה. לכן, SiC הוא חומר חיזוק טוב לחומרים מרוכבים. הם גם בחנו את קשיות המיקרו ועמידות הבלאי של שכבת חיפוי אבקת נירוסטה 316L המחוזקת ב-SiC במהלך תהליך חיפוי הלייזר.

Wen et al. מצא כי חיפוי לייזר בתמיסת NaCl של 3.5% משקל יכול לשפר ביעילות את הקשיחות המיקרו ועמידות בפני קורוזיה של 316L. מיי וחב'. חקרו את חיפוי הלייזר הסלקטיבי של 316L ו-Inconel 718. הם גילו שלשטח המגע של שני החומרים יש מיקרו-קשיות ומיקרו-מבנה שונה, נקבוביות וסדקים. Murkute et al. חקר את ציפוי ה-316L על מצע הפלדה AISI 1018 ומצא כי קשיות הננו-חריץ פוחתת עם עליית מהירות הסריקה. ריקלמה וחב'. ציפויים מרוכבים Al, Si, Ti ו-SiC על סגסוגת מגנזיום ZE41. נמצא כי יחס יסודות הסגסוגת יכול לשפר את המיקרו קשיות ואת התכונות המכניות של הסגסוגת. Ramakrishnan ואחרים ייצרו סגסוגת על מדורגת פונקציונלית של היינס 282 (HY282) מחוזק סיליקון קרביד עם הרכבים, מבנים ומאפיינים שונים של סיליקון קרביד. המחקר מצא כי עם העלייה של חלקיקי סיליקון קרביד, קשיות המיקרו ועמידות הבלאי של סגסוגות-על השתפרו משמעותית. Zhao et al. הכין 8.5 vol% SiC/AlSi10 Mg SiC קרמיקה מחוזקת אלומיניום מטריצת אלומיניום על ידי המסת לייזר סלקטיבית. הם ציינו כי ננו קשיות ומודול אלסטי עדיפים על חומרים מסורתיים במרכז ובגבול.

כיום, המחקר של חוקרים על חיפוי לייזר של אבקת נירוסטה 316L מתמקד בעיקר בשיפור הקשיחות המיקרו ועמידות בפני שחיקה על ידי הוספת חומרי חיזוק. ההשפעה של פרמטרי תהליך חיפוי בלייזר וחומרים מרוכבים מחוזקים על קשיות המיקרו וכמות השחיקה של שכבת החיפוי נמצאת לעיתים רחוקות. ביצועי שכבת החיפוי קובעים את הצלחת התיקון או כישלון. קשיות המיקרו ועמידות השחיקה של שכבת החיפוי הם אינדיקטורים חשובים למדידת הביצועים של שכבת החיפוי. במחקר זה, העיצוב של Taguchi שימש לניסויים ראשוניים. לאחר ניתוח פרמטרי התהליך, נעשה שימוש בניתוח המתאם האפור כדי לייעל ולחזות את הקשיחות המרבית והבלאי המינימלי של שכבת הנירוסטה 316L ושכבת החיפוי המרוכבת SiC.

מחקר חומרים ושיטות

במחקר זה, פלדה ASTM-5140 נבחרה כמטריצה, בגודל של 40 מ"מ × 20 מ"מ × 10 מ"מ, והרקע הוא ארכובה תעשייתיתפיר יישום תיקון; הרכב האלמנטים שלו מוצג בטבלה 1. האבקה המשמשת בתהליך חיפוי הלייזר היא תערובת של אבקת נירוסטה 316L ואבקת SiC המיוצרת על ידי Xiangcheng Yuteng Ceramic Products Co., Ltd. גודל החלקיקים של שתי האבקות הוא בין 48 ל- 106°m, העונה על מפרט הציוד. טבלה 1 מציגה גם את ההרכב היסודי של שתי האבקות המצופות לעיל.

מערכת חיפוי הלייזר המשמשת במחקר זה. המערכת כולה מורכבת מארבע מערכות משנה, כלומר מערכת הבקרה, מערכת הלייזר, מערכת תאי הבעירה ומערכת אספקת גז אבקה. המערכת כולה פועלת תחת מערכת בקרת PLC של תאגיד מיצובישי היפני. מערכת הלייזר כוללת את מחולל הלייזר YLS-3000 ובקרת פעימות לייזר sx14 -012 מיוצר על ידי IPG Optoelectronics. אנרגיית הלייזר שנוצרת מועברת לפית חיפוי הלייזר FDH0273 ולחדר אורך מוקד של 300 מ"מ להשלמת מערכת תהליך חיפוי הלייזר, ברובוט התעשייתי m-710 ic / 50 ו-tflw-4000 World Development Report-01-3385 ​​קירור מים ציוד מערכת. במהלך תהליך החיפוי, מערכת אספקת גז אבקת CR-PGF-D-2 משתמשת בארגון כמוביל וגז מגן.

לפני חיפוי לייזר, פני השטח של מצע הפלדה ASTM-5140 נוקו עם אצטון. בעת הכנת תערובת אבקת חיפוי הלייזר, ערבבו אבקת נירוסטה 316L ואבקת SiC בטחנת כדורים MITR-YXQM-2L ב-400 סל"ד למשך 30 דקות, ולאחר מכן יובשו במייבש ואקום ב-80 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. מחקר זה משתמש בשילוב אורתוגונלי של חמישה גורמים וארבע רמות, שאחת מהן ריקה. ארבעת הגורמים האחרים הם ארבעת פרמטרי העיבוד שיש לחקור במחקר זה, כפי שמוצג בטבלה 2. תכנון ניסוי פקטורי שלם ידרוש 44 = 256 ריצות כדי לכלול את כל השילובים של ארבעת הגורמים ותכנון ארבע שכבות. עיצוב טאגוצ'י הוא שיטת עיצוב ניסיונית. בהשוואה לתכנון פקטוריאלי מלא, מספר הריצות מצטמצם, והשילוב האופטימלי מתקבל באמצעות מטריצה ​​אורתוגונלית.

תהליך חיפוי הלייזר מתבצע בהתאם להגדרות בטבלה 3, ומתקבלת דגימה אחת לכל הפעלה. לאחר ההשלמה, 16 דגימות עברו חיתוך ליניארי, טחינה וטבילה אקווה רג'יה לצורך מדידה ובדיקה מאוחרת יותר. לאחר הכנת הדגימה, נמדדה קשיות המיקרו שלה עם בודק מיקרו קשיות 402TS (HDNS, שנחאי, סין), וכוח של 500 גרם הופעל למשך 30 שניות. מיקום המדידה נמצא מתחת לשכבת החיפוי על מנת להבטיח דיוק, מכיוון שהחומר שהומס בצורה לא מלאה נמצא על המשטח העליון של שכבת החיפוי, והשכבה התחתונה של שכבת החיפוי מתפזרת על ידי אלמנטים Cr ו-C מהמצע. השתמש במדד הבלאי כדי להסביר את התנגדות הבלאי של החומר. כמות השחיקה נבדקה על ידי UMT-2 High Load Scratch Tester (Brook, MA, ארה"ב), והשריטות ההדדיות נמשכו במשך 30 דקות. לאחר מכן, המורפולוגיה התלת מימדית של המשטח השרוט של כל דגימה התקבלה על ידי התערבות אור לבן. לאחר מכן קבל את כמות הבלאי עבור כל דגימה.

ניתוח שונות

לפני ביצוע ניתוח השונות (ANOVA), נדרשת בדיקת תקינות, מכיוון שאם מערך הנתונים אינו מציית להתפלגות הנורמלית, עלולות להתרחש שגיאות גדולות. Minitab 17 משתמש במבחן אנדרסון-דארלינג כדי לבדוק תקינות, וכאשר ערך ה-p גדול מ-0.05, הוא מתחלק בצורה נורמלית. כפי שניתן לראות מאיור 2 להלן, ערכי המרת S/N p של מיקרו-קשיחות ונפח בלאי במבחן אנדרסון-דארלינג, שניהם גדולים מ-0.05. לפיכך אומתה ההתפלגות הנורמלית של שתי התגובות הללו, ואחריה ניתוח השונות.

ניתוח בלאי

ככל שהיחס בין אבקת SiC לחומר גדל, ה-S/N של הבלאי גדל. מכיוון שניתן להמיר את ה-S/N של כמות הבלאי, ככל שכמות הבלאי צפויה קטנה יותר, כך טוב יותר, כך שה-S/N של כמות הבלאי נמצא בקורלציה שלילית לכמות הבלאי בפועל. באיור 3, העלייה ביחס אבקת SiC מובילה לעלייה בכמות הבלאי S/N, המייצגת למעשה את הירידה בכמות הבלאי בפועל של השכבה המרוכבת. מקובל לחשוב שעמידות הבלאי של חומר קשורה לקשיות החומר. על פי משוואת הבלאי של Archard, נפח הבלאי קשור באופן שלילי לקשיות. הודות להגדלת יחס אבקת הסיליקון קרביד, המיקרו-קשיות של הציפוי משתפרת, ובכך מפחיתה את שטח המגע והחיכוך בפועל של הציפוי במהלך תהליך השריטה, ומשפרת את עמידות הציפוי לדפורמציה. לכן, כמות הבלאי מצטמצמת.

לסיכום

במאמר זה, התכנון הניסיוני של Taguchi משמש לחקר ההשפעות של כוח הלייזר, מהירות הסריקה, זרימת הגז, יחס אבקת SiC וגורמים אחרים על קשיות המיקרו ונפח הבלאי של שכבת החיפוי. על בסיס המרת יחס האות לרעש, שיטת הניתוח ההתייחסותי האפור מיושמת כדי להשיג אופטימיזציה בו-זמנית רב-אובייקטיבית. ערכת פרמטרי העיבוד החזויה מאומתת באמצעות ניסויים. מסקנה כדלקמן:

· רק ניתוח המיקרו קשיות מראה שהיא מושפעת בעיקר מהיחס של אבקת סיליקון קרביד, וההשפעה של פרמטרים אחרים בתהליך אינה מובהקת סטטיסטית. קשיות המיקרו של שכבת החיפוי עולה עם עליית יחס אבקת הסיליקון קרביד.

· מניתוח נפח הבלאי עצמו ניתן לראות שהגורם העיקרי המשפיע על נפח הבלאי הוא יחס אבקת סיליקון קרביד, וההשפעה של פרמטרים אחרים בתהליך אינה מובהקת סטטיסטית. נפח הבלאי של שכבת החיפוי יורד עם עליית יחס אבקת הסיליקון קרביד.

· התרומה של יחס אבקת SiC לקשיחות המיקרו ולנפח הבלאי היא 92.08% ו-79.39%, בהתאמה. זה מראה כי קשיות המיקרו וכמות הבלאי מושפעות בעיקר מהיחס של אבקת סיליקון קרביד, ופרמטרים אחרים של תהליך מושפעים פחות.

·באמצעות שיטת הניתוח ההתייחסותי האפור מושגת המטרה של מיקרו קשיות מרבית ומינימום בלאי. פרמטרי העיבוד שהוגדרו להשגת מטרה זו הם: הספק לייזר 1800 W, מהירות סריקה 6 מ"מ לשנייה, קצב זרימת גז 110 ליטר לשעה, יחס אבקת SiC 30%.

· לחזות את מידת המתאם האפור, ולבצע אימות ניסיוני בניתוח מתאם אפור רב-אובייקטיבי. שיעור השגיאה בין הערך החזוי לערך בפועל הוא 5.3%. ישימות של ניתוח יחסי אפור בבעיות אופטימיזציה רב-אובייקטיבית מאומתת.

קישור למאמר זה: 

טכנולוגיית חיפוי הלייזר החדשה שהושקה יכולה לשפר ביעילות את עמידות הבלאי של ציפויים מרוכבים!

הצהרת הדפסה חוזרת: אם אין הנחיות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. נא לציין את המקור להדפסה חוזרת: https://www.cncmachiningptj.com

PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית עיבוד cnc סין שירותי.מוסמך ISO 9001:2015 &AS-9100.

חנות לעיבוד שבבי מתמחה בשירותי ייצור לענפי בנייה ותחבורה. היכולות כוללות חיתוך פלזמה וחיתוך דלק חמצן, עיבוד בהתאמה אישית, MIG ו מתאם אלומיניום ריתוך כרסום דיוק אלומיניום בהתאמה אישית, יצירת גלילים, הרכבה, מכונת עיבוד של מחרטה נירוסטה cnc פיר, גזירה, ו שירותי עיבוד שבבי CNC Swiss. החומרים המטופלים כוללים פחמן ו חלקי לוחות כיסוי לעיבוד נירוסטה פסיבציה.

ספר לנו קצת על תקציב הפרויקט שלך וזמן האספקה ​​הצפוי. אנו נתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, אתה מוזמן לפנות אלינו ישירות ( sales@pintejin.com ).