レーザークラッディングの原則と紹介

クラッディングプロセス：レーザークラッディングは、クラッディング材料の供給方法、つまりプリセットレーザークラッディングと同期レーザークラッディングの供給方法に従って、2つのカテゴリに大まかに分割できます。

プリセットレーザークラッディングは、クラッド材料を基板表面のクラッディング部分に事前に配置し、レーザービーム照射を使用してスキャンして溶かします。被覆材料は粉末またはワイヤーの形で追加され、粉末の形が最も一般的に使用されています。

同期レーザークラッディングは、クラッディングプロセス中にノズルを介してパウダーまたはワイヤークラッディング材料をノズルを介して同期して溶融プールに送ることです。クラッディング材料は、粉末またはワイヤーの形で追加されており、その中には粉末の形が最も一般的に使用されています。

プリセットレーザークラッディングの主なプロセスは、基板クラッド表面前処理---プリセットクラッド材料---予熱---レーザークラッディング---熱処理後。

同期レーザークラッディングの主なプロセスの流れは、基板クラッディング表面前処理---予熱---同期レーザークラッド---熱処理後。

プロセスフローによれば、レーザークラッディングに関連するプロセスは、主に基質表面前処理法、クラッディング材料給餌方法、予熱および熱処理です。

レーザー作業原則：

レーザークラッド機器の完全なセットは、レーザー、冷却ユニット、粉末給餌機構、加工テーブルなどで構成されています。

レーザーの選択：主流レーザータイプは、CO2レーザー、固体レーザー、繊維レーザー、半導体レーザーなどのレーザークラッディングプロセスをサポートします。

プロセスパラメーター

レーザークラッディングのプロセスパラメーターには、主にレーザーパワー、スポット直径、クラッディング速度、粉末摂食速度、スキャン速度、予熱温度などが含まれます。これらのパラメーターは、被覆層、亀裂、表面粗さの希釈速度に大きな影響を与えます。クラッディングパーツのコンパクトさ。パラメーターは相互にも影響します。これは非常に複雑なプロセスであり、レーザークラッディングプロセスの許容範囲内でこれらのパラメーターを制御するために合理的な制御方法を使用する必要があります。

レーザークラッディングには、3つの重要なプロセスパラメーターがあります

レーザーパワー

レーザーパワーが大きいほど、溶融覆い金属の量が大きくなり、多孔性の確率が大きくなります。レーザー出力が増加すると、クラッディング層の深さが増加し、周囲の液体金属が激しく変動し、動的凝固が結晶化し、毛穴の数が徐々に減少または除去され、亀裂も徐々に減少します。被覆層の深さが限界深度に達すると、出力が増加すると、基質の表面温度が上昇し、変形と亀裂現象が強化されます。レーザー出力が小さすぎる場合、表面コーティングのみが溶け、基質は溶けません。この時点で、クラッディング層の表面で局所亀裂が発生します。ピリング、ボイドなどは、表面のクラッディングの目的を達成できません。

スポット直径

レーザービームは一般に円形です。被覆層の幅は、主にレーザービームのスポット直径に依存し、スポットの直径が増加し、クラッディング層が広くなります。スポットサイズが異なると、クラッディング層の表面のエネルギー分布の変化が発生し、得られた被覆層の形態と微細構造の特性はまったく異なります。一般的に言えば、スポットサイズが小さくなり、スポットサイズが増加するにつれてクラッディング層の品質が低下すると、クラッディング層の品質が向上します。ただし、スポットの直径が小さすぎるため、大規模な被覆層を取得するのに役立ちません。 [3]

クラッディングスピード

クラッディング速度Vは、レーザーパワーPと同様の効果があります。クラッディング速度が高すぎる場合、合金粉末完全に溶かすことはできず、高品質のクラッディングの効果は達成されません。クラッディング速度が低すぎると、溶融プールが長すぎると存在し、粉末が燃えすぎ、合金要素が失われ、マトリックスの熱入力が大きくなります。変形の量が増加します。

レーザークラッディングパラメーターは、クラッディング層の巨視的および顕微鏡的品質に独立して影響するのではなく、互いに影響を与えます。レーザーパワーP、スポット直径D、およびクラッディングスピードVの包括的な効果を説明するために、特定のエネルギーESの概念が提案されています。

ES = P/（DV）

つまり、単位面積あたりの照射エネルギー、およびレーザーなどの要因電力密度クラッディングスピードを一緒に考慮することができます。

特定のエネルギーの減少は、希釈速度を減らすために有益であり、クラッディング層の厚さと特定の関係もあります。一定のレーザー出力の条件下では、クラッディング層の希釈速度がスポット径の増加とともに減少し、クラッディング速度とスポット径が一定になると、レーザービーム出力の増加とともに被覆層の希釈速度が増加します。さらに、被覆速度が増加すると、基質の融解深さが減少し、基質材料からの被覆層の希釈速度が減少します。

マルチパスレーザークラッディングでは、オーバーラップレートが影響する主な要因です表面の粗さクラッディング層の。オーバーラップ速度が増加すると、被覆層の表面粗さは減少しますが、オーバーラップされた部分の均一性を保証することは困難です。クラッディングトラック間の重複領域の深さは、クラッディングトラックの中心の深さとは異なり、クラッディング層全体の均一性に影響します。さらに、マルチパスクラッディングの残留引張応力が重ねられ、局所的な総応力値が増加し、被覆層の亀裂感度が向上します。予熱と焼き戻しは、クラッディング層の亀裂傾向を減らすことができます。