ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ НА СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ NiCrBSiС-WC

В работе исследовано влияние технологических параметров лазерной наплавки на толщину твердосплавных композитных покрытий со схожей по составу и свойствам матрицей NiCrBSiС и разным типам упрочняющих включений (сферические карбиды вольфрама WC и карбиды вольфрама из отходов твердосплавного производства). Особое внимание обращено на физико-механические и служебные свойства композитов, в частности, твердость и стойкость к абразивному износу. Установлено, что толщина твердосплавных композитных покрытий возрастает с увеличением мощности лазера и расхода транспортирующего газа, а также с уменьшением скорости и шага наплавки. Выявлено, что при добавлении 50% масс. WC-матрица имеет меньшие значения твердости: 540-560 HV, что позволяет получать структуру твердосплавных композитных покрытий без трещин, тогда как при добавлении 80% масс. WC твердость матрицы твердосплавных композитных покрытий повышается до 670 HV и структура покрытий без трещин не обеспечивается. Износостойкость композитов NiCrBSiС-WC, как и склонность к трещинообразованию, увеличивается с ростом процентного содержания карбида вольфрама. Отмечено, что износостойкость покрытия, полученного из порошка Техникорд 655-СЛ с упрочнением карбидом вольфрама из отходов твердосплавного производства, сопоставима с таковой для покрытий с добавлением сферического карбида вольфрама Tekmat WC-125. Покрытия из композитов NiCrBSiС-WC, полученные методом лазерной наплавки, позволяют повысить ресурс оборудования телеметрических систем. Удается предотвратить истирание и обеспечить срок службы контактных площадок резистивиметра до 500 ч.

лазерная наплавка, композитное покрытие, твердость и износостойкость покрытия

1. Mrdak M., Vencl A., Cosic M. Microstructure and mechanical properties of the Mo-NiCrBSi coating deposited by atmospheric plasma spraying // FME Trans. 2009. V. 37. P. 27-32.

2. Yang J., Liu F., Miao X., Yang F. Influence of laser cladding process on the magnetic properties of WC-FeNiCr metal-matrix composite coatings // J. Mater. Process. Technol. 2012. V. 212. P. 1862-1868.

3. Макаров А.В., Саврай Р.А., Осинцева А.Л., Малыгина И.Ю. Влияние химического состава на трибологические свойства хромоникелевых покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки // Известия Челябинского научного центра. 2009. № 2 (44). C. 28-33.

4. Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю., Осинцева А.Л., Поздеева Н.А. Влияние микроструктуры и фазового состава на трибологические свойства NiCrBSi лазерных покрытий // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4 (3). С. 869-873.

5. Cai B., Tan Y.-F., He L., Tan H., Gao L. Tribological properties of TiC particles reinforced Nibased alloy composite coatings // Trans. Nonferr. Metal. Soc. China. 2013. V. 13. P. 1681-1688.

6. Niranatlumpong P., Koiprasert H. Phase transformation of NiCrBSi-WC and NiBSi-WC arc sprayed coatings // Surf. Coat. Tech. 2011. V. 206. P. 440-445.

7. Guo Ch., Chen J., Zhou J., Zhao J., Wang L., Yu Y., Zhou H. Effects of WC-Ni content on microstructure and wear resistance of laser cladding Ni-based alloys coating // Surf. Coat. Tech. 2012. V. 206. P. 2064-2071.

8. Liyanage T., Fisher G., Gerlich A.P. Microstructures and abrasive wear performance of PTAW deposited Ni-WC overlays using different Nialloy chemistries // Wear. 2012. V. 274-275. P. 345-354.

9. Si S.-H., Yuan X.-M., Liu Y.-L., He Y.-Z., Keesam Sh. Effect of laser power on microstructure and wear resistance of WCP/Ni cermet coating // J. Iron Steel Res. Int. 2006. V. 13. Iss. 3. P. 74-78.

10. Mendez P.F., Barnes N., Bell K., Borle S.D., Gajapathi S.S., Guest S.D., Izadi H., Gol A.K., Wood G. Welding processes for wear resistant overlays // J. Manuf. Process. 2014. V. 16. P. 4-25.

11. Zikin A., Antonov M., Hussainova I., Katona L., Gavrilovic? A. High temperature wear of cermet particle reinforced NiCrBSi hardfacings // Tribol. Int. 2013. V. 98. P. 45-55.

12. Li Q., Song G.M., Zhang Y.Z., Lei T.C., Chen W.Z. Microstructure and dry sliding wear behavior of laser clad Ni-based alloy coating with the addition of SiC // Wear. 2003. V. 254. Iss. 3-4. P. 222-229.

13. Chao M.-J., Wang W.-L., Liang E.-J., Ouyang D. Microstructure and wear resistance of TaC reinforced Ni-based coating by laser cladding // Surf. Coat. Tech. 2008. V. 202. P. 1918-1922.

14. Yan H., Zhang P., Yu Zh., Lu Q., Yang Sh., Li Ch. Microstructure and tribological properties of laser-clad Ni-Cr/TiB2 composite coatings on copper with the addition of CaF2 // Surf. Coat. Tech. 2012. V. 206. P. 4046-4053.

15. Nurminen J., Nakki J., Vuoristo P. Microstructure and properties of hard and wear resistant MMC coatings deposited by laser cladding // Int. J. Refract. Metal. Hard Mater. 2009. V. 27. № 2. P. 472-478.

16. Мисюров А.И., Федоров Б.М., Шиганов И.Н. Технология лазерной наплавки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 40 c.

17. Морозов Е.А. Исследование свойств покрытия из легированной стали, полученного лазерной наплавкой // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2(1). URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=20536

18. Егунов А.И., Артеменко Ю.А., Путинцева М.Н., Чирков А.Е. Коаксиальная лазерная газопорошковая наплавка композиционного сплава системы WC+NiCrBSi: Влияние фазовых и структурных превращений на параметры качества покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 5. С. 22-26.

19. Shengfeng Z., Jiando L., Xiaoqin D., Jindo G., Zhengie G., Hongdo P. A comparative study of the structure and wear resistance of NiCrBSi/50 wt.% WC composite coatings by laser cladding and laser induction hybrid cladding // Int. J. Refract. Metal. Hard Mater. 2016. V. 60. P. 17-27.

20. Крагельский И.В. Трение и износ. Беларусь: Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого, 2008. 224 с.

21. Филиппов М.А., Бараз В.Р., Гервасьев М.А., Розенбаум М.М. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении. Т. 1. Стали и чугуны. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. 232 с.