Укрепление Wcco повышает стойкость Gcr15 стали к износу с помощью метода SLM

Представьте себе технологический прорыв, который может значительно продлить срок службы высокоточных подшипников, сократив при этом затраты на техническое обслуживание, вызванные износом.Традиционная сталь с подшипниками GCr15 часто терпит неудачу в сложных условияхНовое исследование исследует потенциал селективного лазерного плавления (SLM), возникающего метода аддитивного производства.для производства высокопроизводительных комбинированных стальных подшипников GCr15 с армированным WC-Co, которые устраняют критические ограничения традиционных методов производства.

Выборочное лазерное плавление (SLM) приобрело значительное внимание как передовая технология аддитивного производства.построение трехмерных компонентов со сложной геометриейУникальные характеристики SLM включают микроплавильные бассейны (приблизительно 100 мкм), быстрое охлаждение (10^6-8К/с) и кумулятивная циклическая термическая обработка обеспечивают отличительные микроструктуры и превосходные механические свойства.

Сталь с подшипником GCr15 широко используется в подшипниках и формах из-за ее отличной твердости, прочности, износостойкости и коррозионной стойкости.его поверхность остается восприимчивой к износу, вызванному трениемТрадиционные методы производства часто приводят к сегрегации карбидов и избыточным размерам карбидов, что еще больше снижает долговечность компонентов и ограничивает применение в передовой промышленности.

Недавние исследования показали возможность производства матричных композитов с металлическими частицами с помощью SLM.и высокая температура плавленияЭто исследование является первопроходцем в прямом включении арматуры WC-Co в сталь с подшипниками GCr15 с помощью технологии SLM.

В исследовании использовалась смесь частиц WC-Co и порошка GCr15 в качестве сырья.После равномерного смешивания с помощью шаровой фрезы, смесь порошка была обработана SLM с использованием оборудования, оборудованного 500 Вт волоконным лазером.

Ключевые параметры процесса, включая мощность лазера, скорость сканирования, расстояние между люками и толщину слоя, были оптимизированы для достижения композитов с высокой плотностью с превосходными механическими свойствами.

• SEM и XRD для анализа микроструктурного и фазового состава
• Оптическая микроскопия для наблюдения за микроструктурами
• Испытание жесткости Викера (нагрузка 200 г, время пребывания 15 с)
• Испытание износа на диске с использованием Si₃N₄керамические шарики (5Н нагрузки, скорость 0,1 м/с, расстояние скольжения 1000 м)
• Расчет скорости износа путем измерения площади поперечного сечения изношенной поверхности

Композиты, изготовленные с помощью SLM, имели плотные структуры с равномерным распределением частиц WC-Co.Матрица GCr15 показала тонкие клеточные структуры (1-2 мкм) с наноразмерными осаждениями на границах клетокОтличная межповерхностная связь между частицами WC-Co и матрицей наблюдалась без значительной пористости или трещин.

Анализ XRD подтвердил наличие α-Fe, WC и Co фаз без образования новых фаз, что указывает на минимальное химическое взаимодействие во время обработки.Добавление WC-Co усовершенствовало структуру зерен матрицы посредством гетерогенной нуклеации.

Композиты показали значительные улучшения:

• Значительное увеличение твердости по сравнению с чистым GCr15
• Резкое снижение уровня износа
• В составе 10 мас. % WC-Co достигнута твердость 850HV
• Скорость износа снизилась до 1,2 × 10⁻⁶мм³N⁻¹m⁻¹

Высокая твердость обусловлена внутренними свойствами WC-Co и ограничением движения при вывихы.

Чистый GCr15 показывал грубые поверхности износа с очевидным орошением и обломками, характерными для абразивного износа.Выступающие частицы WC-Co обеспечивают несущую способность и смазку, эффективно подавляя абразивное износ.

• Эффективное изготовление хорошо связанных композитов WC-Co/GCr15 с помощью SLM
• Значительная переработка зерна и улучшение механических свойств
• Эффективное подавление износа абразивных материалов за счет включения WC-Co

Несмотря на многообещающие результаты, остаются проблемы в области оптимизации процессов, контроля распределения частиц и снижения затрат на промышленное применение.Будущие исследования должны рассмотреть эти аспекты, чтобы полностью реализовать потенциал SLM в передовых применениях подшипников.