डब्ल्यूसीसीओ सुदृढीकरण एसएलएम विधि के माध्यम से जीसीआर15 स्टील पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाता है

कल्पना कीजिए कि कोई ऐसी तकनीकी खोज हुई हो जो परिशुद्धता वाले असरों के जीवनकाल को काफी बढ़ा सके और परिधान के कारण होने वाली रखरखाव लागत को कम कर सके।पारंपरिक जीसीआर15 असर वाले स्टील अक्सर कठिन परिस्थितियों में विफल हो जाते हैंएक नए अध्ययन में चुनिंदा लेजर फ्यूजिंग (SLM), एक उभरती हुई एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक की क्षमता का पता लगाया गया है।उच्च प्रदर्शन वाले WC-Co प्रबलित GCr15 लेयरिंग स्टील कम्पोजिट का उत्पादन करना जो पारंपरिक विनिर्माण विधियों की महत्वपूर्ण सीमाओं को संबोधित करते हैं.

चुनिंदा लेजर पिघलने (SLM) ने एक उन्नत एडिटिव विनिर्माण तकनीक के रूप में काफी ध्यान आकर्षित किया है। यह प्रक्रिया धातु पाउडर परत से परत पिघलने के लिए उच्च ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करती है,जटिल ज्यामिति के साथ तीन आयामी घटकों का निर्माणएसएलएम की अनूठी विशेषताओं में सूक्ष्म पिघलने वाले पूल (लगभग 100 माइक्रोन मीटर), तेजी से ठंडा (10^६-८K/s), और संचयी चक्रगत ताप उपचार के परिणामस्वरूप विशिष्ट सूक्ष्म संरचनाएं और बेहतर यांत्रिक गुण होते हैं।

GCr15 लेयरिंग स्टील का उपयोग बेयरिंग और मोल्ड में इसकी उत्कृष्ट कठोरता, शक्ति, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध के कारण व्यापक रूप से किया जाता है।इसकी सतह घर्षण के कारण पहनने के लिए अतिसंवेदनशील रहती हैपारंपरिक विनिर्माण विधियों से अक्सर कार्बाइड पृथक्करण और ओवरसाइज कार्बाइड होते हैं, जिससे घटक स्थायित्व और उन्नत विनिर्माण में अनुप्रयोगों को सीमित किया जाता है।

हाल के शोधों ने SLM के माध्यम से कण-प्रबलित धातु मैट्रिक्स कम्पोजिट का उत्पादन करने की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया है।और उच्च पिघलने बिंदुइस अध्ययन में एसएलएम तकनीक के माध्यम से जीसीआर15 असर वाले स्टील में सीधी रूप से WC-Co सुदृढीकरण का समावेश किया गया है।

अनुसंधान में कच्चे माल के रूप में WC-Co कणों और GCr15 पाउडर के मिश्रण का उपयोग किया गया। GCr15 पाउडर में कणों का आकार वितरण 15-53μm था, जबकि WC-Co कणों का व्यास औसतन 5μm था।गोल मिलिंग के माध्यम से समान मिश्रण के बाद, पाउडर मिश्रण को 500W फाइबर लेजर से लैस उपकरण का उपयोग करके एसएलएम प्रसंस्करण से गुजरना पड़ा।

लेजर शक्ति, स्कैनिंग गति, हैच दूरी और परत मोटाई सहित प्रमुख प्रक्रिया मापदंडों को बेहतर यांत्रिक गुणों के साथ उच्च घनत्व वाले कम्पोजिट प्राप्त करने के लिए अनुकूलित किया गया था।

• सूक्ष्म संरचना और चरण संरचना विश्लेषण के लिए एसईएम और एक्सआरडी
• सूक्ष्म संरचना अवलोकन के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी
• विकर्स कठोरता परीक्षण (200 ग्राम भार, 15 सेकंड के रहने का समय)
• Si का प्रयोग करके बॉल-ऑन-डिस्क पहनने का परीक्षण₃एन₄सिरेमिक गेंदों (5N भार, 0.1m/s गति, 1000m स्लाइडिंग दूरी)
• पहने हुए सतह के अनुप्रस्थ क्षेत्र के माप के माध्यम से पहनने की दर की गणना

एसएलएम-निर्मित कम्पोजिट में समान WC-Co कण वितरण के साथ घनी संरचनाएं दिखाई दीं।जीसीआर15 मैट्रिक्स ने कोशिकाओं की सीमाओं पर नैनोस्केल अवशोषण के साथ ठीक सेलुलर संरचनाओं (1-2μm) को प्रदर्शित कियाWC-Co कणों और मैट्रिक्स के बीच उत्कृष्ट अंतरफलक बंधन बिना महत्वपूर्ण छिद्र या दरार के देखा गया।

एक्सआरडी विश्लेषण ने नए चरण के गठन के बिना α-Fe, WC और Co चरणों की उपस्थिति की पुष्टि की, जो प्रसंस्करण के दौरान न्यूनतम रासायनिक बातचीत का संकेत देता है।डब्लूसी-को के अतिरिक्त विषम नाभिक के माध्यम से मैट्रिक्स अनाज संरचना को परिष्कृत किया गया.

मिश्रितों ने उल्लेखनीय सुधार दिखाया:

• शुद्ध GCr15 की तुलना में कठोरता में महत्वपूर्ण वृद्धि
• नाटकीय रूप से पहनने की दर में कमी
• 10 भार.% WC-Co संरचना 850HV कठोरता प्राप्त की
• पहनने की दर घटकर 1.2×10 हो गई⁻⁶मिमी³एन⁻¹m⁻¹

उत्कृष्ट कठोरता WC-Co के आंतरिक गुणों और विस्थापन गति प्रतिबंध से उत्पन्न होती है। पहनने के दौरान, WC-Co कण अधिक भार सहन करते हैं, मैट्रिक्स पहनने को कम करते हैं।

शुद्ध GCr15 में स्पष्ट रूप से पील और मलबे के साथ असभ्य पहनने की सतह दिखाई दी, जो घर्षण पहनने की विशेषता है। WC-Co कम्पोजिट में कम पील के साथ चिकनी सतहें दिखाई दीं।WC-Co कणों के बाहर निकलने से भार सहन करने की क्षमता और स्नेहन प्रदान किया जाता है, प्रभावी रूप से घर्षण पहनने को दबाता है।

• एसएलएम के माध्यम से अच्छी तरह से बंधे WC-Co/GCr15 कम्पोजिट का प्रभावी निर्माण
• अनाज का महत्वपूर्ण शोधन और यांत्रिक गुणों में वृद्धि
• WC-Co को शामिल करने के माध्यम से प्रभावी घर्षण पहनने को रोकना

यद्यपि यह आशाजनक है, लेकिन प्रक्रिया अनुकूलन, कण वितरण नियंत्रण और औद्योगिक अपनाने के लिए लागत में कमी में चुनौतियां बनी हुई हैं।भविष्य के शोध में उन्नत असर अनुप्रयोगों में एसएलएम की क्षमता का पूरी तरह से एहसास करने के लिए इन पहलुओं को संबोधित करना चाहिए.