Пути снижения неметаллических включений в покрытиях, нанесенных лазерной наплавкой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований, основанных на анализе наплавленных покрытий и методов обработки, направленных на снижение количества неметаллических включений в процессе лазерной порошковой наплавки. Основная цель экспериментов заключалась в определении эффективности различных методов снижения неметаллических включений в наплавленных покрытиях. Источником подобных дефектов зачастую являются окислы и шлак на обрабатываемой поверхности, а также гранулы порошкового материала, применяемого для нанесения износостойких покрытий. В качестве материала подложки использовалась коррозионностойкая жаропрочная сталь марки 08Х18Н10Т (аналог AISI 321), из которого были изготовлены образцы с размерами 100х100х8 мм. Наплавка была выполнена с использованием металлического порошкового материала ПР - 08Х17Н8С6Г (аналог электрода ЦН-6Л) с фракционным составом 63-125 мкм, имеющего сферическую форму частиц и обладающего хорошей текучестью. Опытная лазерная наплавка производилась на лазерном роботизированном комплексе на базе иттербиевого волоконного лазера. Оценка неметаллических включений выполнялась путем металлографического анализа на травленых поперечных шлифах полученных наплавленных покрытий, а также методом КР-спектроскопии. Установлена качественная зависимость содержания дефектов, таких как газовые поры, в слое наплавленного покрытия от кристаллизации ванны расплава, формируемой при лазерной порошковой наплавке.

Об авторах

Алексей Викторович Завитков

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, ВлГУ

Автор, ответственный за переписку.
Email: vip.zavitkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4323-5398

ассистент кафедры тепловых двигателей и энергетических установок

Владимир, Российская Федерация

Александр Сергеевич Локтев

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, ВлГУ

Email: sloktev15@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-5978-2219

аспирант кафедры технологий машиностроения

Владимир, Российская Федерация

Александр Борисович Люхтер

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, ВлГУ

Email: 3699137@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1523-0637

кандидат технических наук, директор научно-образовательного центра внедрения лазерных технологий

Владимир, Российская Федерация

Кирилл Андреевич Фролов

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, ВлГУ

Email: golegoga33rus@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8691-8151

аспирант кафедры функционального анализа и его приложения института прикладной математики, физики и информатики

Владимир, Российская Федерация

Список литературы

  1. Santo L. Laser cladding of metals: a review. International Journal of Surface Science and Engineering. 2008;2(5):327-336. https://doi.org/10.1504/IJSURFSE.2008.021345
  2. Vilar R. Laser cladding. Journal of laser applications. 1999;11(2):64-79. https://doi.org/10.2351/1.521888
  3. Pogodaev LI, Ezhov YE. Improving the durability of operating devices of technical fleet vessels using wear-resistant facings. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2014;43(6):528-532. https://doi.org/10.3103/S1052618814060077
  4. Byun JS, Shim J-H, Cho YW, Lee DN. Show moreNon-metallic inclusion and intragranular nucleation of ferrite in Ti-killed C-Mn steel. Acta Materialia. 2003;51(6):1593-1606. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00560-8
  5. Picasso M, Rappaz M. Laser-powder-material interactions in the laser cladding process. Journal de Physique IV. 1994;4(C4):C4-27-C4-33. https://doi.org/ 0.1051/jp4:1994404
  6. Goodarzi DM, Pekkarinen J, Salminen A. Effect of process parameters in laser cladding on substrate melted areas and the substrate melted shape. Journal of Laser Applications. 2015;27(S2):S29201. https://doi.org/10.2351/1.4906376
  7. Gots AN, Gusev DS, Lukhter AB, Zavitkov AV. Selection of rational modes of laser powder cladding. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Sevastopol: IOP Publishing Ltd. 2020; 971(2):022093. https://doi.org/10.1088/1757-899X/971/2/022093
  8. Sklyar MO, Turichin GA, Klimova-Korsmik OG, Zotov OG, Topalov IK. Microstructure of 316L stainless steel components produced by direct laser deposition. Steel in Translation. 2016;46(12):883-887. https://doi.org/10.3103/S096709121612010X
  9. Marin E, Zanocco M, Boschetto F, Santini M, Zhu Z, Adachi T, Ohgitani E, et al. Silicon nitride laser cladding: A feasible technique to improve the biological response of zirconia. Materials & Design. 2020;191(3): 108649. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108649
  10. Xin B, Yu Y, Zhou J, Zhou J, Wang L, Ren Sh, Li Z. Effect of silver vanadate on the lubricating properties of NiCrAlY laser cladding coating at elevated temperatures. Surface and Coatings Technology. 2016; 307:136-145. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016. 08.063
  11. Aucott L, Dong H, Mirihanage W, et al. Revealing internal flow behaviour in arc welding and additive manufacturing of metals. Nature communications. 2018;9(1):5414. https://doi.org/10.1038/s41467018-07900-9
  12. Lyukhter AB, Frolov KA, Kochuev DA, Zavitkov AV, Gusev DS. Distortion of AISI 1020 steel substrate in the process of laser cladding of E-300 powder material. Journal of Physics: Conference Series, Volume 2077, 10th International Conference “Beam Technologies and Laser Applications” (BTLA 2021) 20-22 September 2021, St. Petersburg, Russia. 2021; 2077(1):012004. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2077/1/012004
  13. Gots AN, Lyukhter AB, Gusev DS, Zavitkov AV. Selection of modes for laser cladding of PR08Kh17N8S6G powder. Chernye metally [Ferrous Metals journal]. 2020;11:46-51. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/chm.2020.11.07
  14. Goodarzi DM, Pekkarinen J, Salminen A. Analysis of laser cladding process parameter influence on the clad bead geometry. Welding in the World. 2017; 61 (2):883-891. https://doi.org/10.1007/s40194-017-0495-0
  15. Mansour H, Letifi E, Bargougui R, De Almeida-Didry S, Negulescu B, Autret C, Gadri A, Ammar S. Structural, optical, magnetic and electrical properties of hematite (α-Fe2O3) nanoparticles synthesized by two methods: polyol and precipitation. Applied Physics A. 2017;123(12):787. https://doi.org/10.1007/s00339-017-1408-1
  16. Ma J, Teo J, Mei L, Zheng W. Porous platelike hematite mesocrystals: synthesis, catalytic and gassensing applications. Journal of Materials Chemistry. 2012;22(23):11694-11700. https://doi.org/10.1039/C2JM30216K
  17. Boumaza S, Boudjemaa A, Omeiri S, Bouarab R, Bouguelia A, Trari M. Physical and photo electronchemical characterizations of hematite α-Fe2O3: Application to photocatalytic oxygen evolution. Solar Energy. 2010;84(4):715-721.
  18. Frolov KA, Voznesenskaya A, Gusev DS, Kochuev D, Lyukhter A, Zavitkov AV. Monitoring of alloying components burnout during laser powder cladding by laser-induced breakdown spectroscopy. 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). Saint Petersburg, Russian Federation. 2022:01-01. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839864
  19. Lyukhter AB, Palkin P, Zavitkov AV, Kononov DM, Kireev AV. Dependence of the structure and characteristics of a Russian alternative for AISI 304 stainless steel powder on the parameters of their laser cladding on substrates from low-carbon and structural steels. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2019;681(1):012028. https://doi.org/10.1088/1757-899X/681/1/012028
  20. Gotz AN, Gusev DS, Guskov VF, Zavitkov AV, Lukhter A B, Prokoshev VG, Rumyantcev IV. The effect of laser cladding modes on the geometrical parameters and adhesion strength of the deposited layer on a steel substrate 08Kh18N10T of corrosion-resistant powder 08Kh17N8S6G. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;896(1):012129. https://doi.org/10.1088/1757-899X/896/1/012129

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».