Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 80 ТЕХНОЛОГИЯ представляется использование в качестве финишной обработки хромоникелевых лазерных покрытий та- кого способа ИППД, как фрикционная обработка скользящими инденторами [8]. В настоящей работе рассматривается возмож- ность достижения дополнительного повышения твердости и износостойкости хромоникелевых ла- зерных наплавок при одновременном обеспечении благоприятного напряженного состояния поверх- ностного слоя и высокой чистоты обработки поверх- ности за счет оптимизации технологических параме- тров фрикционной обработки. Методика экспериментального исследования Материалом для покрытий выбран порошок мар- ки ПГ-СР2 (0,48% С; 14,8% Cr; 2,6% Fe; 2,9% Si; 2,1% B; остальное – Ni). Наплавку порошков на пла- стины из стали Ст3 проводили непрерывным СО 2 - лазером при мощности излучения 1,4...1,6 кВт, ско- рости 160 мм/мин, расходе порошка 2,9...3,8 г/мин, размере лазерного пятна на поверхности 6×1,5 мм. Для уменьшения поверхностных напряжений на- плавка осуществлялась в два прохода путем наложе- ния одного слоя на другой. Перед проведением фрикционной обработки про- водилась ручная механическая полировка образца, а затем электролитическим полированием в уксусно- хромовом электролите (90 об. % CH 3 COOH, 10 об. % H 2 CrO 4 ) удалялся слой покрытия толщиной 30 мкм. Фрикционную обработку проводили сфериче- скими инденторами из мелкодисперсного кубиче- ского нитрида бора, вольфрамо-кобальтового твер- дого сплава ВК-8 и природного алмаза в различных смазочно-охлаждающих технологических средах СОТС (смазочно-охлаждающей жидкости СОЖ, окислительной воздушной среде и безокислительной среде аргона). Фрикционную обработку осуществля- ли при пятикратном сканировании инденторами плоских наплавленных поверхностей со средней скоростью 0,013 м/с, длине хода 18 мм, смеще- нии индентора на 0,1 мм на двойной ход. Структуру и фазовый состав по- крытий изучали с применением ска- нирующего электронного микроско- па VEGA II XMU и рентгеновского дифрактометра SHIMADZU XRD- 7000. Микротвердость измеряли на микротвердомере Wilson & Wolpert 402 MVD при нагрузке 0,245 Н на индентор Виккерса. Шероховатость поверхности исследовали на оптическом интерферо- метрическом профилометре Wyko NT-1100. Испытания на абразивное изнашивание проводи- ли при скольжении торцевых поверхностей (7×7 мм) наплавленных образцов по закрепленному абразиву – кремню зернистостью 200 мкм со средней скоростью 0,175 м/с, при нагрузке 49 Н, поперечном смещении образца за один двойной ход 1,2 мм, пути трения 18 м. Испытания в условиях трения скольжения про- водили при возвратно-поступательном движении торцевой поверхности образца по пластине из стали Х12М (62-64 НRСэ) на воздухе при нагрузке 294 Н средней скорости скольжения 0,07 м/с, длине рабоче- го хода 40 мм и различном пути трения. Коэффици- ент трения определяли как отношение силы трения к нормальной нагрузке f = F/N , где F – сила трения, Н; N – нормальная нагрузка, Н. Интенсивность изна- шивания рассчитывали по формуле Ih = Q /(ρ SL ), где Q – потери массы образца, г; ρ – плотность материа- ла, г/см 3 ; S – геометрическая площадь контакта, см 2 ; L – путь трения, см. Для расчета удельной работы абразивного изнашивания использовалась формула W = fNL ρ/ Q . Результаты и обсуждение В результате газопорошковой лазерной наплавки на поверхности стальных пластин формировались покрытия, по всей толщине (0,6...1,0 мм) которых на- блюдалось достаточно равномерное распределение основных структурных составляющих. По данным рентгеноструктурного и микрорентгеноспектраль- ного методов анализа (рис. 1) металлическую основу покрытия ПГ-СР2 составляет эвтектика, представ- ляющая собой γ-твердый раствор на основе никеля и Ni 3 B. Упрочняющей карбидной фазой покрытия являются дисперсные карбиды хрома типа Cr 23 C 6 , имеющие микротвердость 9,9...11,3 ГПа. а б Рис. 1. Микроструктура и рентгеновская дифрактограмма покрытия ПГ-СР2 после лазерной наплавки