نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

بررسی خواص سایشی روکش‌های فولاد PH4-17 و استلایت6 ایجادشده با فرایند رسوب‌نشانی مستقیم لیزری روی زیرلایه فولاد PH4-17

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمد رضا برهانی 1
سید رضا شجاع رضوی 2
فرید کرمانی 3
محمد عرفان منش 4
مسعود برکت 5
مرتضی ایلانلو 6
حامد نادری سامانی 7
1 پژوهشگر
2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر - مجتمع مکانیک و فناوری های ساخت
3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر - مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت
4 پژوهشیار/ دانشگاه صنعتی مالک اشتر
5 هیئت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر
6 دانشگاه صنعتی مالک اشتر،مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت
7 محقق دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
روکش‌کاری لیزری، فرایندی بین‌رشته‌ای است که از فناوری لیزر، طراحی و تولید به کمک رایانه، دستگاه موقعیت‌دهی مجهز به نرم‌افزار و تغذیه‌کننده ماده همراه با نازل بهره‌ می‌‌گیرد. فولاد زنگ‌نزن PH4-17 کاربردهای گسترده‌ای در صنعت ازجمله پره‌های توربین گازی دارد. با توجه به نوع کارایی این پره‌ها پس از مدتی در اثر برخورد با ذرات و آلودگی‌های محیطی دچار سایش و خوردگی می‌شود، بنابراین با توجه به هزینه بالای تعویض قطعه باید بازسازی شود. در این پژوهش خواص سایشی پوشش‌های فولاد PH4-17 و استلایت6 روی زیرلایه فولاد PH4-17 مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد؛ کاهش جرم ناشی از سایش پوشش استلایت6 در مقایسه با زیرلایه در حدود 88 و 93 درصد به ترتیب در بارگذاری‌های 6 و 54 نیوتن کاهش یافته است. همچنین کاهش جرم ناشی از سایش پوشش فولاد زنگ‌نزن PH4-17 در مقایسه با زیرلایه در بارگذاری 6 نیوتن بطور یکسان و در بارگذاری
54 نیوتن 22 درصد کاهش یافته است. پوشش فولاد زنگ‌نزن و زیرلایه از اصطکاک بیشتری نسبت به پوشش استلایت6 برخوردارند. همچنین مکانیزم سایش پوشش فولاد زنگ‌نزن و زیرلایه به‌صورت خراشان و چسبان و مکانیزم سایش پوشش استلایت6 در بارگذاری 6 نیوتن سایش خراشان و در بارگذاری 54 نیوتن سایش ورقه‌ای می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
فولاد زنگ‌نزن PH17-4
استلایت 6
خواص سایشی
رسوب‌نشانی مستقیم لیزری
  1. Sanjeev, K. C., P. D. Nezhadfar, C. Phillips, M. S. Kennedy, N. Shamsaei, and R. L. Jackson. Tribological behavior of 17–4 PH stainless steel fabricated by traditional manufacturing and laser-based additive manufacturing methods, Wear 440 (2019) 203100.
  2. Yao, Jianhua, Yinping Ding, Rong Liu, Qunli Zhang, and Liang Wang., Wear and corrosion performance of laser-clad low-carbon high-molybdenum Stellite alloys, Optics & Laser Technology 107 (2018): 32-45.
  3. شجاع رضوی، س.ر.،«روکش‌کاری لیزری»، انتشارات دانشگاه صنعتی مالک اشتر، 1395.
  4. شجاع رضوی، س.ر. و همکاران.،«ساخت افزایشی با رسوب‌نشانی مستقیم لیزری»، انتشارات دانشگاه صنعتی مالک اشتر 1398.
  5. Gülsoy, H. Özkan. Dry sliding wear in injection molded 17-4 PH stainless steel powder with nickel boride additions, Wear 262, no. 3-4 (2007): 491-497.
  6. Li, Gui-jiang, Jun Wang, Cong Li, Qian Peng, Jian Gao, and Bao-luo Shen. Microstructure and dry-sliding wear properties of DC plasma nitrided 17-4 PH stainless steel, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 266, no. 9 (2008): 1964-1970.
  7. Persson, Daniel HE, Ernesto Coronel, Staffan Jacobson, and Sture Hogmark. Surface analysis of laser cladded Stellite exposed to self-mated high load dry sliding., Wear 261, no. 1 (2006): 96-100.
  8. Rajeev, G. P., M. Kamaraj, and Srinivasa R. Bakshi. Comparison of microstructure, dilution and wear behavior of Stellite 21 hardfacing on H13 steel using cold metal transfer and plasma transferred arc welding processes, Surface and Claddings Technology 375 (2019): 383-394.
  9. Thawari, Nikhil, Chaitanya Gullipalli, Jitendra Kumar Katiyar, and T. V. K. Gupta. Effect of multi-layer laser cladding of Stellite 6 and Inconel 718 materials on clad geometry, microstructure evolution and mechanical properties, Materials Today Communications 28 (2021): 102604.
  10. Liu, Rui, Mengyu Zhang, Jiacheng Yu, Qifan Yang, and Shiyou Gao. Microstructural Transformation and High-Temperature Aluminum Corrosion Properties of Co-Based Alloy Cladding Prepared by Laser Cladding, Claddings 12, no. 5 (2022): 603.
  11. Hemanandh, J., G. SenthilKumar, R. Devaraj, S. Ganesan, M. Selvakumar, and S. Sukesh Kumar, Stellite alloy cladding on the valves of a four stroke diesel engine, Materials Today: Proceedings 44 (2021): 3866-3871.
  12. Yao, Jianhua, Yinping Ding, Rong Liu, Qunli Zhang, and Liang Wang, Wear and corrosion performance of laser-clad low-carbon high-molybdenum Stellite alloys., Optics & Laser Technology 107 (2018): 32-45.
  13. Ratia, V. L., Deen Zhang, M. J. Carrington, J. L. Daure, D. G. McCartney, P. H. Shipway, and D. A. Stewart, The effect of temperature on sliding wear of self-mated HIPed Stellite 6 in a simulated PWR water environment, Wear 420 (2019): 215-225.
  14. Motallebzadeh, Amir, Erdem Atar, and Huseyin Cimenoglu, Sliding wear characteristics of molybdenum containing Stellite 12 cladding at elevated temperatures, Tribology International 91 (2015): 40-47.
  15. Kim H.-J., and Y. J. Kim, Wear and corrosion resistance of PTA weld surfaced Ni and Co based alloy layers., Surface engineering 15, no. 6 (2013): 495-501.
  16. Shin, Jong-Choul, Jung-Man Doh, Jin-Kook Yoon, Dok-Yol Lee, and Jae-Soo Kim. Effect of molybdenum on the microstructure and wear resistance of cobalt-base Stellite hardfacing alloys, Surface and Claddings Technology 166, no. 2-3 (2003): 117-126.
  17. ای.ام.هوتچینگز، تریبولوژی؛ اصطکاک و سایش مواد مهندسی، ترجمه سعیدرضا بخشی انتشارات دانشگاه صنعتی مالک­ اشتر، 1383.
  18. Ahmed, R., H. L. de Villiers Lovelock, and S. Davies., Sliding wear of blended cobalt based alloys, Wear 466 (2021): 203533.
  19. Lin, W. C., and C. Chen. Characteristics of thin surface layers of cobalt-based alloys deposited by laser cladding, Surface and Coatings Technology 200, no. 14-15 (2006): 4557-4563.
نشریه علوم و مهندسی سطح
دوره 18، شماره 51
بهار 1401
صفحه 13-27