Le renforcement Wcco augmente la résistance à l'usure de l'acier Gcr15 via la méthode SLM

Imaginez une percée technologique qui pourrait prolonger considérablement la durée de vie des roulements de précision tout en réduisant les coûts d'entretien causés par l'usure.L'acier traditionnel à roulement GCr15 échoue souvent dans des conditions difficilesUne nouvelle étude explore le potentiel de la fusion au laser sélectif (SLM), une technique de fabrication additive émergente, qui permet de réduire les risques de contamination par des produits chimiques.pour produire des composites en acier à roulements GCr15 renforcés WC-Co de haute performance qui répondent aux limites critiques des méthodes de fabrication conventionnelles.

La fusion au laser sélectif (SLM) a attiré une attention considérable en tant que technologie de fabrication additive avancée.la construction de composants tridimensionnels à géométrie complexeLes caractéristiques uniques du SLM incluent des micro piscines de fusion (environ 100 μm), un refroidissement rapide (10^{6 à 8}Le traitement thermique cyclique cumulatif permet d'obtenir des microstructures distinctes et des propriétés mécaniques supérieures.

L'acier à roulement GCr15 est largement utilisé dans les roulements et les moules en raison de son excellente dureté, de sa résistance, de sa résistance à l'usure et de sa résistance à la corrosion.sa surface reste sensible à l'usure due à la frictionLes méthodes de fabrication conventionnelles conduisent souvent à la ségrégation des carbures et à des carbures surdimensionnés, compromettant davantage la durabilité des composants et limitant les applications dans la fabrication avancée.

Des recherches récentes ont démontré la faisabilité de produire des matrices métalliques composites renforcées de particules par le SLM.et un point de fusion élevéCette étude est pionnière dans l'incorporation directe du renforcement WC-Co dans l'acier à roulements GCr15 via la technologie SLM.

La recherche a utilisé un mélange de particules WC-Co et de poudre GCr15 comme matières premières.Après mélange uniforme par broyage à billes, le mélange de poudre a été traité par SLM à l'aide d'un équipement équipé d'un laser à fibres de 500 W.

Les principaux paramètres du processus, notamment la puissance laser, la vitesse de balayage, l'espacement des travées et l'épaisseur de la couche, ont été optimisés pour obtenir des composites à haute densité avec des propriétés mécaniques supérieures.

• SEM et XRD pour l'analyse de la composition microstructurelle et de phase
• Microscopie optique pour l'observation des microstructures
• Test de dureté Vickers (charge de 200 g, temps de séjour de 15 s)
• Épreuves d'usure sur boule sur disque à l'aide de Si₃N₄boules en céramique (charge de 5 N, vitesse de 0,1 m/s, distance de glissement de 1000 m)
• Calcul du taux d'usure par mesure de la surface de coupe usée

Les composites fabriqués par SLM présentaient des structures denses avec une répartition uniforme des particules WC-Co.La matrice GCr15 affichait des structures cellulaires fines (1-2 μm) avec des précipitations à l'échelle nanométrique aux limites des cellulesUne excellente liaison interfaciale entre les particules de WC-Co et la matrice a été observée sans porosité ou fissuration significative.

L'analyse XRD a confirmé la présence de phases α-Fe, WC et Co sans formation de nouvelle phase, indiquant une interaction chimique minimale pendant le traitement.L'addition de WC-Co a affiné la structure des grains de la matrice par une nucléation hétérogène.

Les composites ont montré des améliorations remarquables:

• Augmentation significative de la dureté par rapport au GCr15 pur
• Réduction spectaculaire du taux d'usure
• La composition WC-Co de 10 wt.% a atteint une dureté de 850 HV
• Taux d'usure réduit à 1,2 × 10^-6mm³N^{- 1}- Je vous en prie^{- 1}

La dureté supérieure provient des propriétés intrinsèques du WC-Co et de la restriction du mouvement de dislocation.

Le GCr15 pur présentait des surfaces d'usure rugueuses avec un labourage et des débris évidents, caractéristiques de l'usure abrasive.Les particules de WC-Co saillantes assurent la capacité de charge et la lubrification, supprimant efficacement l'usure abrasive.

• Fabrication efficace de composites WC-Co/GCr15 bien liés par SLM
• Raffinement significatif des grains et amélioration des propriétés mécaniques
• Efficace suppression de l'usure des abrasifs grâce à l'incorporation de WC-Co

Bien que prometteuses, les défis demeurent dans l'optimisation des processus, le contrôle de la distribution des particules et la réduction des coûts pour l'adoption industrielle.Les recherches futures devraient s'attaquer à ces aspects afin de réaliser pleinement le potentiel du SLM dans les applications avancées de roulements.