हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग द्वारा कास्ट रोलिंग स्लीव की सतह मरम्मत तकनीक

एल्यूमीनियम शीट कास्टिंग और रोलिंग उत्पादन में, कास्टिंग रोल स्लीव मुख्य कार्य भाग है। सेवा में होने पर, रोल स्लीव की सतह उच्च तापमान और भार की परस्पर क्रिया के अधीन होती है, जो अक्सर गड्ढों, दरारों और टूट-फूट की प्रारंभिक उपस्थिति के कारण सेवा जीवन और एल्यूमीनियम प्लेट की गुणवत्ता को प्रभावित करती है। रोलर स्लीव की कीमत प्रति सेट सैकड़ों हजारों युआन तक पहुंच सकती है। यदि यह बहुत जल्दी विफल हो जाता है, तो यह निश्चित रूप से उत्पादन लागत में वृद्धि करेगा और उत्पादन उद्यमों के आर्थिक लाभ में सुधार के लिए अनुकूल नहीं है। सरफेसिंग वेल्डिंग रोल स्लीव की पारंपरिक मरम्मत विधि है, लेकिन इसके बड़े ताप हस्तांतरण से मैट्रिक्स का विरूपण होता है और मरम्मत प्रभाव प्रभावित होता है। इस समस्या को हल करने के लिए, कई विशेषज्ञों और विद्वानों ने रोलर स्लीव की मरम्मत के लिए लेजर क्लैडिंग की विधि को सामने रखा। एक उच्च तकनीक सतह संशोधन तकनीक के रूप में, लेजर क्लैडिंग में उच्च प्रसंस्करण परिशुद्धता, छोटे थर्मल विरूपण डिग्री और कम अनुवर्ती प्रसंस्करण मात्रा की विशेषताएं हैं। कोबाल्ट-आधारित मिश्र धातुओं का उपयोग उनकी उच्च तापमान शक्ति, कठोरता और थर्मल थकान प्रतिरोध के कारण स्टील सामग्री की लेजर क्लैडिंग सतह को मजबूत करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग तकनीक में उच्च क्लैडिंग दक्षता, उच्च पाउडर उपयोग दर और अल्ट्रा-लो कमजोर पड़ने की दर की विशेषताएं हैं, और कास्टिंग रोल स्लीव्स के समान चरण में बड़े घूर्णन वर्कपीस की सतह पर लेजर मिश्र धातु परतें जल्दी से तैयार कर सकती हैं। क्लैडिंग परत की सतह खुरदरापन कम है, जो बाद के प्रसंस्करण, क्लैडिंग सामग्री को बचाने और पारंपरिक लेजर क्लैडिंग की कम दक्षता और उच्च लागत की समस्याओं पर काबू पाने के लिए अनुकूल है। प्रक्रिया मापदंडों का क्लैडिंग परत के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है। यह प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित करके उत्कृष्ट गुणवत्ता के साथ उच्च गति लेजर क्लैडिंग परत तैयार करने के लिए कास्टिंग रोल के प्रदर्शन में सुधार करने का आधार और कुंजी है।

सतह की मरम्मत क्लैडिंग पूरी होने के बाद, कास्ट रोल स्लीव की सतह खुरदरापन अक्सर वास्तविक कामकाजी परिस्थितियों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाती है, और इसे पीसने वाली मशीन और अन्य प्रक्रियाओं द्वारा पुन: संसाधित करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, क्लैडिंग परत की मोटाई और सतह खुरदरापन इसकी गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए प्रमुख सूचकांक बन जाते हैं। इस पेपर में मैट्रिक्स के रूप में 32Cr3Mo1V कास्ट रोलिंग रोल स्लीव स्टील का उपयोग किया गया था। सबसे पहले, अल्ट्रा-हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग द्वारा कोबाल्ट-आधारित कोटिंग की मोटाई और सतह खुरदरापन पर विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों के प्रभाव पर चर्चा की गई। इष्टतम सीमा निर्धारित करने के बाद, इष्टतम प्रक्रिया मापदंडों को डिज़ाइन ऑर्थोगोनल परीक्षण द्वारा अनुकूलित किया गया था। कास्ट रोल स्लीव की सतह की मरम्मत और मजबूती के लिए एक नई और अधिक कुशल तकनीक की खोज के लिए कुछ प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक आधार प्रदान करने के लिए, इष्टतम मापदंडों का उपयोग करके तैयार किए गए क्लैडिंग की सूक्ष्म संरचना और सूक्ष्म कठोरता का विश्लेषण किया गया था।

परीक्षण की आधार सामग्री 32Cr3Mo1V एल्युमीनियम कास्टिंग और रोलिंग मिल कास्टिंग रोल स्लीव थी, और क्लैडिंग सामग्री 15-53μm के कण आकार के साथ Co{3}} मिश्र धातु पाउडर थी। पाउडर की एसईएम आकृति विज्ञान चित्र 1 में दिखाया गया था, और संरचना तालिका 1 में दिखाई गई थी। कोटिंग से पहले, पाउडर को 120 मिनट के लिए 120 डिग्री पर सुखाने वाले ओवन में सुखाया गया था। नमूना सतह पर मुड़ने वाली धारियाँ और ऑक्साइड परतें यांत्रिक पीसने से हटा दी गईं, और तेल को अल्कोहल से साफ किया गया।

                                                                                                        Fig.1SEMimageofCo-06पाउडर

जब लेज़र शक्ति 2500 W होती है और क्लैडिंग दर 15 मीटर/मिनट होती है, तो अल्ट्रा-हाई स्पीड लेज़र क्लैडिंग परत की मोटाई एक निश्चित पैरामीटर सीमा के भीतर पाउडर फीडिंग दर में वृद्धि के साथ बढ़ जाती है। क्योंकि अल्ट्रा-हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग प्रक्रिया में पाउडर उपयोग दर 90% से अधिक हो सकती है, अधिकांश क्लैडिंग पाउडर को वर्कपीस के ऊपर पूरी तरह से पिघलाया जा सकता है और तरल अवस्था में पिघले हुए पूल में इंजेक्ट किया जा सकता है। पाउडर फीडिंग दर में वृद्धि के साथ, अधिक क्लैडिंग पाउडर को इकाई समय में पिघले हुए पूल में इंजेक्ट किया जाता है, और क्लैडिंग परत की मोटाई बढ़ जाती है। लेकिन परीक्षण में यह भी पाया गया कि जब पाउडर फीडिंग दर लेजर पावर तक बढ़ जाती है और अन्य पैरामीटर मेल नहीं खाते हैं, तो यह अधिकांश क्लैडिंग पाउडर को वर्कपीस के शीर्ष पर पूरी तरह पिघलाया जा सकता है, और अनमेल्टेड या अर्ध-पिघला हुआ क्लैडिंग पाउडर क्लैडिंग परत की निर्माण गुणवत्ता को गंभीर रूप से प्रभावित करेगा।

जब लेज़र शक्ति 2800 वॉट है और पाउडर फीडिंग दर 30 ग्राम/मिनट है, तो एक निश्चित पैरामीटर सीमा के भीतर क्लैडिंग दर में वृद्धि के साथ क्लैडिंग परत की मोटाई कम हो जाती है। इसका कारण यह है कि अल्ट्रा-हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग कोटिंग मोटाई की दिशा में खड़ी कई पतली परतों से बनी होती है। जब ओवरलैप दर स्थिर होती है, तो पतली परत की मोटाई सीधे क्लैडिंग परत की मोटाई निर्धारित करती है। जब क्लैडिंग दर बढ़ती है, तो प्रति यूनिट समय में बूंदों के रूप में पिघले हुए पूल में इंजेक्ट की जाने वाली मात्रा कम हो जाएगी, जिससे एकल पतली कोटिंग की मोटाई कम हो जाएगी, और अंततः क्लैडिंग परत की मोटाई कम हो जाएगी।

जब पाउडर फीडिंग दर 15 ग्राम/मिनट है और क्लैडिंग दर 15 मीटर/मिनट है, तो एक निश्चित पैरामीटर सीमा के भीतर क्लैडिंग परत की मोटाई और लेजर पावर के बीच कोई स्पष्ट संबंध नहीं है। क्योंकि अल्ट्रा-हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग सब्सट्रेट की सतह पर केवल अल्ट्रा-थिन और न्यूनतम पिघला हुआ पूल उत्पन्न करती है, कमजोर पड़ने की दर बेहद कम है, लेजर पावर दर का सब्सट्रेट पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, और अल्ट्रा-हाई स्पीड की उपयोग दर लेज़र क्लैडिंग पाउडर बहुत अधिक होता है, लेज़र शक्ति को बढ़ाकर पिघलाए जा सकने वाले पाउडर की मात्रा सीमित होती है, इसलिए लेज़र शक्ति का अल्ट्रा-हाई स्पीड लेज़र क्लैडिंग परत की मोटाई पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है।

क्लैडिंग परत की मैक्रोस्कोपिक सतह स्थलाकृति के अवलोकन के माध्यम से, यह पाया गया है कि उपरोक्त पैरामीटर सीमा के भीतर, क्लैडिंग परत की सतह स्थलाकृति केवल तभी महत्वपूर्ण रूप से बदलती है जब क्लैडिंग दर बदलती है। यह पाया गया है कि जब क्लैडिंग दर 75 मीटर/मिनट तक पहुंचती है, तो क्लैडिंग परत की सतह का आकार खराब होता है और खुरदरापन अधिक होता है, जबकि जब क्लैडिंग दर 15 मीटर/मिनट या 25 मीटर/मिनट होती है, तो क्लैडिंग परत की सतह का आकार खराब होता है और खुरदरापन अधिक होता है। क्लैडिंग परत बेहतर है, और एक ही समय में खुरदरापन कम है।

1. मापदंडों की एक निश्चित सीमा में, क्लैडिंग परत की मोटाई पाउडर फीडिंग दर में वृद्धि के साथ बढ़ती है, और क्लैडिंग दर में वृद्धि के साथ घट जाती है, और क्लैडिंग परत की मोटाई का लेजर शक्ति के साथ कोई स्पष्ट संबंध नहीं है .

2. अनुकूलित प्रक्रिया पैरामीटर लेजर पावर 2500 डब्ल्यू, स्कैनिंग दर 15 मीटर/मिनट और पाउडर फीडिंग दर 30 ग्राम/मिनट हैं। इन प्रक्रिया मापदंडों के तहत, क्लैडिंग परत उच्च मोटाई और सूक्ष्म कठोरता प्राप्त कर सकती है।

3. अल्ट्रा-हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग परत की माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान और ठीक है, और स्पष्ट आर्क प्रदूषण घटना है। क्लैडिंग परत के निचले और मध्य क्षेत्र ज्यादातर स्तंभकार क्रिस्टल होते हैं जो क्लैडिंग परत/मैट्रिक्स इंटरफ़ेस या लैप फ़्यूज़न लाइन की फ़्यूज़न लाइन के लंबवत बढ़ते हैं, और विकास की दिशा अत्यधिक सुसंगत होती है। संलयन रेखा क्षेत्र में अनाज थोड़ा मोटा हो गया है। क्लैडिंग परत के शीर्ष क्षेत्र में डेन्ड्राइट की वृद्धि दिशा अपेक्षाकृत अव्यवस्थित है।

4. अल्ट्रा-हाई स्पीड लेजर क्लैडिंग परत की सूक्ष्म कठोरता सब्सट्रेट की तुलना में काफी अधिक है, जो कास्ट रोल आस्तीन के पहनने के प्रतिरोध में सुधार करने के लिए अनुकूल है।