레이저 클래딩 원리 및 소개

클래딩 공정: 레이저 클래딩은 클래딩 재료 공급 방법에 따라 크게 두 가지 범주, 즉 사전 설정된 레이저 클래딩과 동기식 레이저 클래딩으로 나눌 수 있습니다.

사전 설정된 레이저 클래딩은 기판 표면의 클래딩 부분에 클래딩 재료를 미리 배치한 다음 레이저 빔 조사를 사용하여 스캔하고 녹이는 것입니다. 피복재는 분말이나 선의 형태로 첨가되는데, 분말 형태가 가장 일반적으로 사용된다.

동기식 레이저 클래딩은 클래딩 공정 중에 분말 또는 와이어 클래딩 재료를 노즐을 통해 동기식으로 용융 풀로 보내는 것입니다. 피복재는 분말 또는 선의 형태로 첨가되는데, 그 중 분말 형태가 가장 일반적으로 사용된다.

사전 설정된 레이저 클래딩의 주요 프로세스는 기판 클래딩 표면 전처리---사전 설정된 클래딩 재료---예열---레이저 클래딩---후열 처리입니다.

동기식 레이저 클래딩의 주요 공정 흐름은 기판 클래딩 표면 전처리---예열---동기식 레이저 클래딩---후열 처리입니다.

공정 흐름에 따르면 레이저 클래딩과 관련된 공정은 주로 기판 표면 전처리 방법, 클래딩 재료 공급 방법, 예열 및 후열 처리입니다.

레이저 작동 원리:

레이저 클래딩 장비의 전체 ​​세트는 레이저, 냉각 장치, 분말 공급 장치, 가공 테이블 등으로 구성됩니다.

레이저 선택: 주류 레이저 유형은 CO2 레이저, 고체 레이저, 파이버 레이저, 반도체 레이저 등과 같은 레이저 클래딩 공정을 지원합니다.

프로세스 매개변수

레이저 클래딩의 공정 매개변수에는 주로 레이저 출력, 스폿 직경, 클래딩 속도, 디포커스 양, 분말 공급 속도, 스캔 속도, 예열 온도 등이 포함됩니다. 이러한 매개변수는 클래딩 층의 희석률, 균열, 표면 거칠기에 큰 영향을 미칩니다. 클래딩 부품의 소형화. 매개 변수는 서로 영향을 미치며 이는 매우 복잡한 프로세스이므로 합리적인 제어 방법을 사용하여 레이저 클래딩 프로세스의 허용 범위 내에서 이러한 매개 변수를 제어해야 합니다.

레이저 클래딩에는 3가지 중요한 공정 매개변수가 있습니다.

레이저 파워

레이저 출력이 클수록 용융된 클래딩 금속의 양이 많아지고 다공성의 확률도 높아집니다. 레이저 출력이 증가함에 따라 클래딩층의 깊이가 증가하고 주변의 액체 금속이 격렬하게 요동하며 동적 응고가 결정화되어 기공 수가 점차 줄어들거나 심지어 없어지고 균열도 점차 감소합니다. 클래딩층 깊이가 한계 깊이에 도달하면 전력이 증가함에 따라 기판의 표면 온도가 상승하고 변형 및 균열 현상이 심해집니다. 레이저 출력이 너무 작으면 표면 코팅만 녹고 기판은 녹지 않습니다. 이때 클래딩층 표면에 국부적인 균열이 발생하게 된다. 필링, 보이드 등은 표면 클래딩의 목적을 달성하지 못합니다.

스폿 직경

레이저 빔은 일반적으로 원형입니다. 클래딩층 폭은 주로 레이저 빔의 스폿 직경에 따라 달라지며, 스폿 직경이 증가하고 클래딩층이 넓어집니다. 스폿 크기가 다르면 클래딩층 표면의 에너지 분포가 변경되며, 얻은 클래딩층 형태와 미세 구조 특성은 상당히 다릅니다. 일반적으로 클래딩층의 품질은 스폿 크기가 작을수록 좋고, 클래딩층의 품질은 스폿 크기가 클수록 저하됩니다. 그러나 스폿 직경이 너무 작아서 대면적 클래딩층을 얻는데 도움이 되지 않는다. [3]

클래딩 속도

클래딩 속도 V는 레이저 출력 P와 비슷한 효과를 갖습니다. 클래딩 속도가 너무 높으면합금 분말완전히 녹을 수 없으며 고품질 클래딩 효과를 얻을 수 없습니다. 클래딩 속도가 너무 낮으면 용융 풀이 너무 오랫동안 존재하고 분말이 과도하게 연소되고 합금 원소가 손실되며 매트릭스의 열 입력이 커집니다. 변형량이 증가합니다.

레이저 클래딩 매개변수는 클래딩 층의 거시적 및 미시적 품질에 독립적으로 영향을 미치지 않지만 서로 영향을 미칩니다. 레이저 출력 P, 스폿 직경 D 및 클래딩 속도 V의 포괄적인 효과를 설명하기 위해 비에너지 Es의 개념이 제안됩니다.

Es=P/(DV)

즉, 단위면적당 조사에너지와 레이저 등의 요인이전력 밀도및 클래딩 속도를 함께 고려할 수 있습니다.

비에너지의 감소는 희석율을 감소시키는 데 유리하며 클래딩층 두께와도 일정한 관계가 있습니다. 레이저 출력이 일정한 조건에서는 스폿 직경이 증가함에 따라 클래딩층 희석율이 감소하고, 클래딩 속도와 스폿 직경이 일정한 경우 레이저 빔 출력이 증가함에 따라 클래딩층 희석율이 증가합니다. 또한, 클래딩 속도가 증가할수록 기판의 용융 깊이가 감소하고, 기판 물질로부터 클래딩층이 희석되는 비율도 감소한다.

다중 패스 레이저 클래딩에서는 중첩률이 영향을 미치는 주요 요인입니다.표면 거칠기클래딩 층의. 중첩율이 증가하면 클래딩층의 표면 거칠기가 감소하지만 중첩되는 부분의 균일성을 보장하기 어렵다. 클래딩 트랙 사이의 중첩 영역의 깊이는 클래딩 트랙의 중심 깊이와 다르며 이는 전체 클래딩 층의 균일성에 영향을 미칩니다. 또한 다중 패스 클래딩의 잔류 인장 응력이 중첩되어 국부적 총 응력 값이 증가하고 클래딩 층의 균열 민감도가 증가합니다. 예열 및 템퍼링은 클래딩층의 균열 경향을 감소시킬 수 있습니다.