Reforço Wcco aumenta a resistência ao desgaste do aço Gcr15 através do método SLM

Imagine um avanço tecnológico que pudesse prolongar significativamente a vida útil dos rolamentos de precisão, reduzindo os custos de manutenção causados pelo desgaste.O aço tradicional com GCr15 falha frequentemente em condições exigentesUm novo estudo explora o potencial da fusão selectiva a laser (SLM), uma técnica de fabrico aditivo emergente, que permite a obtenção de materiais de alta qualidade e de alta qualidade.para produzir compósitos de aço com suportes GCr15 reforçados com WC-Co de alto desempenho que abordam as limitações críticas dos métodos de fabrico convencionais.

A fusão seletiva a laser (SLM) ganhou considerável atenção como uma tecnologia avançada de fabricação aditiva.Construção de componentes tridimensionais com geometrias complexasAs características únicas do SLM incluem micro piscinas de fusão (aproximadamente 100 μm), arrefecimento rápido (10^{6 a 8}K/s), e o tratamento térmico cíclico cumulativo resultam em microstruturas distintivas e propriedades mecânicas superiores.

O aço de rolamento GCr15 é amplamente utilizado em rolamentos e moldes devido à sua excelente dureza, resistência, resistência ao desgaste e resistência à corrosão.A sua superfície permanece suscetível a desgaste induzido por atritoOs métodos de fabrico convencionais levam frequentemente à segregação de carboidratos e a carboidratos de grandes dimensões, comprometendo ainda mais a durabilidade dos componentes e restringindo as aplicações na fabricação avançada.

Pesquisas recentes demonstraram a viabilidade da produção de compósitos de matriz metálica reforçada por partículas através de SLM.e ponto de fusão elevadoEste estudo é pioneiro na incorporação directa do reforço WC-Co no aço de rolamento GCr15 através da tecnologia SLM.

A pesquisa empregou uma mistura de partículas WC-Co e pó GCr15 como matérias-primas.Após mistura uniforme por moagem a esferas, a mistura de pó foi submetida a um tratamento SLM utilizando equipamento equipado com um laser de fibra de 500 W.

Os principais parâmetros do processo, incluindo a potência do laser, a velocidade de digitalização, o espaçamento entre escotilhas e a espessura da camada, foram otimizados para alcançar compósitos de alta densidade com propriedades mecânicas superiores.

• SEM e XRD para análise de composição microstrutural e de fase
• Microscopia óptica para observação de microstruturas
• Teste de dureza Vickers (carga de 200 g, tempo de permanência de 15 s)
• Ensaios de desgaste em bola-disco utilizando Si₃N₄Esferas cerâmicas (carga de 5 N, velocidade de 0,1 m/s, distância de deslizamento de 1000 m)
• Cálculo da taxa de desgaste através da medição da área da secção transversal da superfície desgastada

Os compósitos fabricados com SLM exibiam estruturas densas com distribuição uniforme de partículas WC-Co.A matriz GCr15 apresentou estruturas celulares finas (1-2μm) com precipitados em nanoescala nos limites das célulasObservou-se uma excelente ligação interfacial entre as partículas de WC-Co e a matriz, sem porosidade ou rachaduras significativas.

A análise XRD confirmou a presença de fases α-Fe, WC e Co sem formação de nova fase, indicando uma interacção química mínima durante o processamento.A adição de WC-Co refinou a estrutura de grãos da matriz através de nucleação heterogênea.

Os compósitos demonstraram melhorias notáveis:

• Aumento significativo da dureza em comparação com o GCr15 puro
• Redução dramática da taxa de desgaste
• Composição WC-Co de 10 wt.% atingida dureza 850HV
• A taxa de desgaste diminuiu para 1,2 × 10^-6mm³N^{- 1}m^{- 1}

A dureza superior decorre das propriedades intrínsecas do WC-Co e da restrição do movimento de deslocamento.

O GCr15 puro apresentou superfícies de desgaste ásperas com arado e detritos evidentes, característicos do desgaste abrasivo.Partículas salientes de WC-Co fornecidas capacidade de carga e lubrificação, suprimindo eficazmente o desgaste abrasivo.

• Fabricação eficaz de compósitos WC-Co/GCr15 bem ligados através de SLM
• Refinamento significativo dos grãos e melhoria das propriedades mecânicas
• Repressão eficaz do desgaste do abrasivo através da incorporação de WC-Co

Embora promissores, os desafios permanecem na otimização de processos, controle de distribuição de partículas e redução de custos para adoção industrial.A investigação futura deverá abordar estes aspectos para realizar plenamente o potencial do SLM em aplicações avançadas de rolamentos.