레이저 클래딩 원리 및 소개

클래딩 공정: 레이저 클래딩은 클래딩 재료의 공급 방식에 따라 크게 사전 설정 레이저 클래딩과 동기 레이저 클래딩의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

사전 설정 레이저 클래딩은 기판 표면의 클래딩 부분에 클래딩 재료를 미리 배치한 후, 레이저 빔을 조사하여 스캐닝 및 용융하는 방식입니다. 클래딩 재료는 분말 또는 와이어 형태로 첨가되며, 분말 형태가 가장 일반적으로 사용됩니다.

동기식 레이저 클래딩은 클래딩 공정 중 노즐을 통해 분말 또는 와이어 클래딩 재료를 용융 풀에 동기적으로 분사하는 방식입니다. 클래딩 재료는 분말 또는 와이어 형태로 첨가되는데, 그중 분말 형태가 가장 일반적으로 사용됩니다.

사전 설정 레이저 클래딩의 주요 공정은 다음과 같습니다. 기판 클래딩 표면 전처리---사전 설정 클래딩 재료---예열---레이저 클래딩---후열 처리.

동기 레이저 클래딩의 주요 공정 흐름은 다음과 같습니다. 기판 클래딩 표면 전처리---예열---동기 레이저 클래딩---후열처리.

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 메커니즘, 가공 테이블 등으로 구성됩니다.

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

프로세스 매개변수

레이저 클래딩 공정 변수에는 주로 레이저 출력, 스팟 직경, 클래딩 속도, 디포커스 양, 분말 공급 속도, 스캐닝 속도, 예열 온도 등이 포함됩니다. 이러한 변수는 클래딩층의 희석률, 균열, 표면 거칠기, 클래딩 부품의 치밀도에 큰 영향을 미칩니다. 또한, 변수들은 서로 영향을 미치며, 이는 매우 복잡한 공정이므로 레이저 클래딩 공정의 허용 범위 내에서 이러한 변수들을 제어하기 위해 합리적인 제어 방법을 사용해야 합니다.

레이저 클래딩에는 3가지 중요한 공정 매개변수가 있습니다.

레이저 파워

레이저 출력이 클수록 용융된 클래딩 금속의 양이 많아지고 기공 발생 가능성이 커집니다. 레이저 출력이 증가함에 따라 클래딩층의 깊이가 깊어지고 주변 액체 금속이 격렬하게 변동하며 동적 응고가 결정화되어 기공 수가 점차 감소하거나 완전히 없어지고 균열도 점차 줄어듭니다. 클래딩층 깊이가 한계 깊이에 도달하면 출력이 증가함에 따라 기판 표면 온도가 상승하고 변형 및 균열 현상이 심화됩니다. 레이저 출력이 너무 작으면 표면 코팅만 녹고 기판은 녹지 않습니다. 이때 클래딩층 표면에 국부적인 균열이 발생하여 필링, 보이드 등이 발생하여 표면 클래딩의 목적을 달성하지 못합니다.

스팟 직경

레이저 빔은 일반적으로 원형입니다. 클래딩층 폭은 주로 레이저 빔의 스팟 직경에 따라 달라지며, 스팟 직경이 커질수록 클래딩층은 더 넓어집니다. 스팟 크기가 달라지면 클래딩층 표면의 에너지 분포가 변하고, 결과적으로 얻어지는 클래딩층의 형태와 미세 구조 특성은 매우 다릅니다. 일반적으로 스팟 크기가 작을수록 클래딩층의 품질이 우수하고, 스팟 크기가 커질수록 클래딩층의 품질은 저하됩니다. 그러나 스팟 직경이 너무 작으면 대면적 클래딩층을 얻기에 적합하지 않습니다. [3]

클래딩 속도

클래딩 속도 V는 레이저 출력 P와 유사한 효과를 갖습니다. 클래딩 속도가 너무 빠르면합금 분말완전히 녹을 수 없고 고품질 클래딩 효과를 얻을 수 없습니다. 클래딩 속도가 너무 느리면 용융 풀이 너무 오래 지속되어 분말이 과도하게 연소되고 합금 원소가 손실되며 매트릭스의 열 입력이 커집니다. 변형량이 증가합니다.

레이저 클래딩 매개변수는 클래딩층의 거시적 및 미시적 품질에 독립적으로 영향을 미치지 않고, 서로 영향을 미칩니다. 레이저 출력 P, 스팟 직경 D, 클래딩 속도 V의 포괄적인 효과를 설명하기 위해 비에너지 Es라는 개념을 제안합니다. Es는 다음과 같습니다.

Es=P/(DV)

즉, 단위 면적당 조사 에너지와 레이저 등의 요인전력 밀도클래딩 속도도 함께 고려할 수 있습니다.

비에너지 감소는 희석률을 낮추는 데 유리하며, 클래딩층 두께와도 일정한 상관관계를 보입니다. 레이저 출력이 일정할 때, 클래딩층 희석률은 스팟 직경이 증가함에 따라 감소하고, 클래딩 속도와 스팟 직경이 일정할 때, 클래딩층 희석률은 레이저 출력이 증가함에 따라 증가합니다. 또한, 클래딩 속도가 증가함에 따라 기판의 용융 깊이가 감소하고, 기판 재료에서 클래딩층의 희석률도 감소합니다.

다중 패스 레이저 클래딩에서는 오버랩 속도가 주요 영향을 미치는 요소입니다.표면 거칠기클래딩층의. 중첩률이 증가하면 클래딩층의 표면 거칠기는 감소하지만, 중첩된 부분의 균일성을 보장하기 어렵습니다. 클래딩 트랙 사이의 중첩 영역의 깊이는 클래딩 트랙 중앙의 깊이와 다르기 때문에 전체 클래딩층의 균일성에 영향을 미칩니다. 또한, 다중 패스 클래딩의 잔류 인장 응력이 중첩되어 국부적인 총 응력 값이 증가하고 클래딩층의 균열 민감도가 증가합니다. 예열 및 템퍼링은 클래딩층의 균열 경향을 감소시킬 수 있습니다.