Przetapianie laserowe warstwy wierzchniej walców z żeliwa sferoidalnego stopowego

• Autorzy: Klimpel A. , Kobic J. , Janicki D. , Burdek M. , Marczak Z.

Warianty tytułu

EN

Laser remelting of the surface of alloy cast spheroidal irons mill rolls

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono przebieg procesu przetapiania laserowego warstwy wierzchniej walców hutniczych z żeliwa sferoidalnego stopowego, za pomocą lasera diodowego dużej mocy HPDL ROFIN SINAR DL 020. Przeprowadzono badania wpływu podstawowych parametrów procesu przetapiania laserowego na jakość warstwy wierzchniej trzech gatunków żeliw stopowych sferoidalnych o strukturze bainitycznej - ZSN, perlityczno-bainitycznej - ZSB i perlitycznej - ZSP. Wykazano, że istnieją optymalne warunki technologiczne przetapiania badanych żeliw, zapewniające wysoką jakość warstw wierzchnich o głębokości w zakresie 0,5-1,0 mm i szerokości w jednym przejściu ok. 6,0 mm. Metal przetopionej warstwy ma drobnoziarnistą strukturę martenzytyczną, a SWC jest wąska. Warstwy wierzchnie wykazały znaczny wzrost twardości; w przypadku żeliwa ZSN do ok. 650 HV 0,20, ZSB do ok. 440 HV 0,20 i ZSP do ok. 460 HV 0,20. Badania odporności na zużycie ścierne typu metal-metal z przeciwpróbką ze znacznie twardszego żeliwa stopowego sferoidalnego ZD-1, wykazały, że przetopienie laserowe warstwy wierzchniej zapewnia znaczny wzrost odporności na zużycie ścierne. Najwyższy wzrost odporności na zużycie ścierne w stosunku do nie przetopionego żeliwa wystąpił w przypadku żeliwa perlitycznego ZSP - 6 x, następnie żeliwa bainitycznego - ZSN - ok. 5 x i ostatecznie żeliwa perlityczno-bainitycznego ZSB - ok. 2 x.

EN

This paper describes the laser remelting process of surface layer of alloy cast spheroidal irons mill rolls. New generation of high power diode laser - HPDL provides high power density source of energy with beam intensity from cubic 10 /10 to the 5 W/square centimetres and high power efficiency up to 50 %. HPDL lasers can be succesfully used as the reliable and cost efficient tool for remelting, hardening, heat conduction welding and laser assisted machining. The HPDL laser beam radiation has the focus spot of rectangular shape 6.8 x 1.8 mm, what is very useful and efficient for uniform and smooth remelting surface layers of metal parts. High power diode laser ROFIN SINAR DL 020 of max power of 2,3 [kW], was used to remelt the surface layer of three grades of alloy cast spheroidal irons, used for production of mill rolls. Examined alloy cast spheroidal irons have the structure of the bainitic - ZSN, pearlitic-bainitic - ZSB, and pearlitic - ZSP. The study of the influence of the main parameters of the laser remelting process on the quality of surface layer of the three examined grades of cast irons were conducted. It was proved that there are optimum laser remelting conditions and it possible to produce the laser remelted surface layers of very high quality and the width approx. 6.0 [mm] and depth of the range 0.5/1.0 mm, depending on the laser beam heat input. The martensite microstructure of the remelted surface layers is fine and high increase of hardness and simultaneously metal-metal wear resistance was obtained. The average hardness of the remelted surface layer of the bainitic cast iron - ZSN is around 650 HV 0.20, the pearlitic-bainitic cast iron -ZSB is around 440 HV 0.20 and pearlitic cast iron ZSP is around 460 HV 0.20. The highest increase of the wear resistance in comparison to the wear resistance of the substrate was achieved for ZSP cast iron approx. six times, next for ZSN cast iron approx. 5 times and finally for ZSB cast iron - approx. 2 times.

Słowa kluczowe

PL

przetapianie laserowe; warstwa wierzchnia; walec; walec hutniczy; walec walcarki; żeliwo sferoidalne stopowe; struktura bainityczna; struktura perlityczno-bainityczna; struktura perlityczna; odporność na zużycie ścierne

EN

laser remelting; surface layer; roll; mill roll; cast spheroidal irons; bainitic structure; pearlitic-bainitic structure; pearlitic structure; wear resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2003
• Tom: R. XXIV, nr 2
• Strony: 88--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klimpel A.

• Politechnika Śląska

autor

Kobic J.

• Politechnika Śląska

autor

Janicki D.

• Politechnika Śląska

autor

Burdek M.

• Politechnika Śląska

autor

Marczak Z.

• Instytut Metalurgii Żelaza w Gliwicach

Bibliografia

• 1. Raczyński B., Wąchełko T.: Walce żeliwne. Wyd. Śląsk, Katowice, 1976
• 2. Metalurgia. Encyklopedia Techniki. Wyd. Śląsk. 1985
• 3. Welding Handbook. 1998, vol. 4. Part 2. Materials nad applications. Chapter 8 - Cast Irons, s. 438-486
• 4. Klimpel A.: Napawanie i natryskiwanie cieplne. Technologie. WNT, W-wa. 2000
• 5. Mridha S., Ng B. S.: Additoin of ceramic particles to TIG melted titl titanium surface. Surface Engineering. 1999, vol. 15, no 3, 210-215
• 6. Monson P. J. E., Steen W. M.: Comparison of laser hardfacing with conventional processes. Surface Engineering. 1990, vol. 6, no. 3, s. 185-193
• 7. Tomlinson W. J., Brandsen A. S.: Laser surface alloying grey iron with Cr, Ni, Co, and Co-Cr coatings. Surface Engineering. 1990, vol. 6, no. 4, s. 281-286
• 8. Zediker M. S.: Direct-diode laser competes with Nd: YAG and carbo dioxide. Industrial Laser Review. 1993, no. 8, s.l7
• 9. Kamachi Mudali U., i inni: Desensitisation of austenitic stainless steels using laser surface melting. Surface Engineering. 1995, vol. 11, no. 4, s. 331-1-336
• 10. Olaineck Ch., Luhrs D.: Remelting camshafts by laser beam - methods and system design. Schweissen und Schneiden. 1997, no 12, s. E183-E186
• 11. Sepold G., I inni: Processing with a 1,4 kW diode laser. Industrial Laser Review. 1997, no. 12, s. 19-20
• 12. Bachmann F.: Applications of high power diode lasers. ICALEO EUROPE 98. Laser Applications Overview. 1998, s. 1-5
• 13. Nicey T.: Diode lasers offer welding advantages. Welding Joumal, vol. 80, 2001, no 6, s. 29-30