abstract
Sinusuri ng papel na ito ang mga bitak at depekto sa porosity na nangyayari sa high-speed laser cladding ng mga iron-based alloy coatings sa ibabaw ng mga hydraulic support column. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga prinsipyo ng metallurgical solidification at paggamit ng Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) para sa point and line scan analysis ng mga elemento ng coating, sistematikong sinisiyasat ng pag-aaral ang mga sanhi ng mga depektong ito sa mga tuntunin ng komposisyon ng materyal ng cladding at mga parameter ng proseso. Ipinapakita ng mga resulta na ang paghihiwalay ng mga elemento ng B at Si, ang presipitasyon ng Cr-Mo-C carbides, at ang phase transition behavior ng matrix ang mga pangunahing salik na nagdudulot ng mga bitak at porosity. Ang mga parameter ng proseso tulad ng laser power, scanning speed, powder feed rate, at ang bilang ng mga cladding layer ay maaaring magpalala sa pagbuo ng depekto kung hindi maayos na nababagay. Ang pag-aaral na ito ay nagbibigay ng teoretikal na batayan para sa pang-industriya na aplikasyon ng high-speed laser cladding technology sa mga hydraulic support surface.

pagpapakilala
Habang ginagamit, ang mga hydraulic support column ay napapailalim sa salit-salit na karga, na humahantong sa pagkasira at kalawang sa ibabaw. Ang high-speed laser cladding technology ay naging isang epektibong paraan para sa pagpapalakas at pagkukumpuni ng ibabaw dahil sa mataas na kahusayan, mababang dilution rate, at lokal na heat-affected zone nito. Gayunpaman, ang mga bitak at porosity defect sa loob ng cladding layer ay seryosong nakakaapekto sa performance ng mga coating na ito, at kailangan ang sistematikong pagsusuri ng kanilang mga mekanismo ng pagbuo.

1. Pagsusuri ng Pagkabuo ng Bitak
1.1 Materyal na Salik

Paghihiwalay ng B at SiKapag ang nilalamang B ay lumampas sa 0.5%, bumubuo ito ng low-melting-point eutectics na may Ni at Si sa mga hangganan ng butil, na lumilikha ng likidong pelikula na nagpapahina sa pagkakabit sa mga hangganan ng butil, kaya nagtataguyod ng pagsisimula at paglaganap ng bitak.

Impluwensya ng mga Elementong Si at MnPinapataas ng Si ang lagkit ng natutunaw na pool, na humahadlang sa paglabas ng gas, habang ang Mn ay nagtataguyod ng pagbuo ng mga inklusyon ng MnS, na nagiging pinagmumulan ng mga bitak.

Epektong Sinergistiko ng Cr-Mo-CAng Cr at C ay bumubuo ng mga carbide tulad ng Cr₂₃C₆ at Cr₇C₃, habang ang Mo ay bumubuo ng Mo₂C. Ang presipitasyon ng mga carbide na ito ay humahantong sa pag-urong ng volume, na, kasama ng thermal stress, ay nagpapataas ng residual stress at nagdudulot ng pagbitak.

Paglipat ng Yugto sa 27SiMn MatrixAng pagbabago ng austenite tungo sa martensite ay humahantong sa volumetric expansion at shear stress, na nagpapataas ng panganib ng interface delamination.

1.2 Mga Salik ng Proseso

Labis na Laser Power: Pinapataas ng mataas na lakas ng laser ang gradient ng temperatura, na siyang nagko-concentrate ng thermal stress.

Mabilis na Bilis ng Pag-scan: Ang mataas na bilis ng pag-scan ay nakakabawas sa oras ng pagtigas at nagpapataas ng rate ng paglamig, na humahantong sa mas matinding konsentrasyon ng stress.

Labis na Bilang ng mga Patong ng Cladding: Ang napakaraming patong ng cladding ay nagreresulta sa pinagsama-samang stress sa pagitan ng mga patong, na, kapag lumampas sa yield strength ng materyal, ay nagiging sanhi ng mga bitak.

2. Pagsusuri sa Pormasyon ng Porosidad
2.1 Materyal na Salik

Reaksyon ng B sa OAng B ay tumutugon sa oksiheno upang bumuo ng pabagu-bagong B₂O₃, na lumilikha ng mga bula ng gas sa natutunaw na pool.

Oksihenasyon ng MoAng Mo ay nag-o-oxidize upang bumuo ng MoO₃, na nagsisilbing nucleus para sa pagbuo ng mga bula ng gas.

Pagbuo ng mga Composite InclusionsAng Si ay tumutugon sa C upang bumuo ng SiC, habang ang SiO₂ ay lumilikha ng mga pinagsama-samang inklusyon na humahadlang sa paglabas ng mga bula ng gas.

Pagsingaw ng MnAng pagsingaw ng Mn ay nagdudulot ng turbulence sa melt pool, na kumukulong ng mga gas at nagdudulot ng porosity.

Mga Eutectic na Mababang-Puntos-PagtunawAng pagbuo ng mga low-melting-point eutectics tulad ng SiO₂ at B₂O₃ ay kumukulong ng gas sa materyal.

2.2 Mga Salik ng Proseso

Hindi Matatag na Daloy ng GasAng hindi matatag na paghahatid ng gas ay humahantong sa mahinang proteksyon o turbulence sa melt pool.

Labis na Rate ng Pagpapakain ng Pulbos: Ang sobrang pulbos na pagkain ay maaaring magdulot ng pagkumpol-kumpol at pagkulong sa mga bula ng gas.

Hindi Pagkakatugma ng Lakas ng Laser at Bilis ng Pag-scanKung ang lakas ng laser at bilis ng pag-scan ay hindi wastong magkatugma, nakakaapekto ito sa daloy ng melt pool at sa paglabas ng mga gas.

3. Mga Sinergistikong Epekto ng mga Bitak at Porosidad
Ang porosity ay nagsisilbing pinagmumulan ng konsentrasyon ng stress, na nagpapataas ng stress intensity factor sa dulo ng bitak at nagpapabilis sa paglaganap ng bitak. Sa panahon ng paglaganap ng bitak, ang mga bagong ibabaw ay sumisipsip ng gas, na lalong nagtataguyod ng pagsasama-sama at oksihenasyon ng porosity, na humahantong sa isang kumplikadong network ng pinsala na makabuluhang binabawasan ang buhay ng materyal sa pagkapagod.

4. Konklusyon

Pagbuo ng BitakAng mga bitak ay pangunahing sanhi ng paghihiwalay ng B at Si, presipitasyon ng carbide, at mga pagbabago sa phase sa matrix. Ang mga parameter ng proseso ay nakakaimpluwensya sa thermal stress at pag-uugali ng solidification.

Pagbuo ng PorosidadAng porosity ay malapit na nauugnay sa pag-uugali ng volatility, oksihenasyon, at inclusion ng mga elemento tulad ng B, Mo, Si, at Mn. Kinokontrol ng mga parameter ng proseso ang paglabas ng mga gas.

Mga Epektibong Hakbang sa PagkontrolAng pagkontrol sa nilalaman ng B at Si sa ibaba ng 0.5%, pag-optimize sa ratio ng Cr/Mo, at pagpapataas ng nilalaman ng Ni ay maaaring epektibong mapigilan ang mga depekto.

Mekanismo ng Sinergistikong PinsalaAng mga bitak at porosity ay nagpapakita ng isang synergistic na mekanismo ng pinsala, na nangangailangan ng isang komprehensibong diskarte sa pamamagitan ng disenyo ng komposisyon ng materyal at pag-optimize ng proseso.