Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 1 2019 84 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ высокой концентрации керамики, на режимы оптимального лазерного воздействия требуют детального исследования. В настоящей работе проводится оптимизация режимов лазерной на- плавки металлокерамических единичных треков для получения монолитной наплавленной струк- туры с максимальной твердостью. Исследуется влияние лазерного излучения на геометрические и механические характеристики формируемых дорожек при использовании порошковой смеси на основе сплавов никеля NiCrBSi с содержани- ем карбида вольфрама (WC). Методика исследований На подложку в виде пластины (толщина 5 мм, размер 50 × 50 мм) из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т наплавлялась металлокера- мическая порошковая смесь. В качестве наплав- ляемого материала использовалась порошковая смесь фирмы «Техникорд», состоящая из двух видов порошков: 40 % карбида вольфрама (WC) и 60 % системы Ni–Cr–B–Si. На рис. 1 представ- лена фотография используемой порошковой сме- си. Видно, что частицы керамики WC обладают осколочной формой, а частицы Ni–Cr–B–Si – сфе- рической со средним размером 40 мкм. Эксперименты проводились на созданном в ИТПМ СО РАН АЛТК «Сибирь 4» [20]. АЛТК «Сибирь 4» включает в себя непрерывный СО 2 - лазер мощностью до 5000 Вт и параметром ка- чества пучка K = 0,7 и компьютерную систему управления лазером и технологическим столом. Лазерное излучение с помощью линзы из ZnSe Рис. 1. Фотография порошковой смеси: 40 % WC и 60 % Ni–Cr–Si–B Fig. 1. Powder mixture photo: 40 % WC, 60 % Ni–Cr–Si–B с фокусным расстоянием 254 мм фокусирова- лось в глубь материала, на поверхность и над материалом. Перетяжка фокуса располагалась на разных расстояниях от верхней поверхности подложки (рис. 2), диаметр пятна на поверхно- сти при  f = ±20 мм составлял примерно 2 мм. Наплавка осуществлялась в защитной атмосфе- ре гелия, подававшегося через сопло. Рис. 2. Схематическое изображение режимов фокусировки Fig. 2. Schematic of focusing modes Формируемые треки исследовались на опти- ческом конфокальном микроскопе Olympus LEXT OLS 3000. Измерения микротвердости прово- дились по Виккерсу на микротвердомере Wilson Hardness Group Tukon1102 с нагрузкой 100 г. Результаты и их обсуждение На рис. 3 представлены фотографии единич- ных треков (вид сверху) при разных режимах фокусировки при постоянных остальных пара- метрах (скорость 0,7 м/мин, мощность 1000 Вт, толщина слоя 1 мм). Из рис. 3 видно, что в большинстве случаев наплавленный валик обладает нестабильной гео- метрической формой. Однако следует выделить режимы  f = –3, –6 мм, при которых наплавлен- ные треки имеют однородный вид по всей длине. Выберем режим фокусировки  f = –3 мм и исследуем микроструктуру наплавочных тре- ков при разных параметрах наплавки. На рис. 4 представлены шлифы поперечных сечений на- плавленных дорожек при разной скорости ска- нирования и мощности лазерного излучения. На рис. 4 показано, что все треки имеют в зоне проплава поры. Стоит отметить, что для