전류가 증가함에 따라 클래딩층의 깊이와 폭이 넓어지고 층은 낮아집니다. 이는 전류 증가로 인해 발생하는 열이 클래딩 금속을 녹일 뿐만 아니라 기판의 일부도 용융되어 클래딩과 기판이 혼합되어 클래딩층 전체가 침하되고, 용융 깊이가 증가하며 층은 낮아집니다. 전류가 증가하면 플라즈마 아크가 더욱 거칠어지고 열원의 온도 범위가 넓어지며, 기판 내 용융 풀의 확산 능력이 강해져 용융 풀의 폭이 넓어집니다.
1.2 효과용접용융 클래딩층 성형 속도

표 3.2 용접 속도에 따른 용융 클래딩층의 단면 형상

용접 속도가 증가함에 따라 클래딩 층의 융착 깊이가 감소하고, 층 높이는 먼저 급격히 감소한 후 천천히 작아지고 폭이 감소합니다.용접 속도가 4mm/s일 때 클래딩 금속이 어느 정도 증가함에 따라 융착 깊이는 1.17mm입니다.이때 단위 길이당 입열로는 모재를 더 이상 용융시킬 수 없으므로 융착 클래딩 층은 층 높이 4.34mm로 계속 쌓입니다.용접 속도가 5mm/s로 증가하면 단위 길이당 입열과 와이어 공급량이 감소하여 융착 깊이, 층 높이, 폭이 감소합니다.용접 속도가 계속 증가하면 위에서 언급했듯이 이때 입열이 부족하여 모재의 작은 부분만 용융될 수 있으므로 융착 클래딩 층 높이는 먼저 급격히 감소한 후 천천히 작아지고 폭이 감소합니다. 위에서 언급한 바와 같이 용접속도가 계속 증가하면 이때의 열입력이 부족하여 모재의 일부분만 녹게 되고, 용융클래딩층이 처짐이 나타나지 않아 용융깊이의 감소가 더 커지지만 층높이의 감소는 작아진다.

1.3 클래딩층 성형에 대한 와이어 공급 속도의 영향

표 3.3 와이어 공급 속도에 따른 클래딩층 단면의 기하학적 치수.

와이어 공급 속도가 증가함에 따라 클래딩 층의 깊이와 폭이 감소하고 층 높이는 증가합니다. 이는 전류와 용접 속도가 일정할 때 단위 길이당 입열이 일정하고 와이어 공급 속도가 증가함에 따라 단위 길이당 필러 와이어 양이 증가하여 클래딩 금속이 더 많은 열을 흡수해야 하기 때문입니다. 입열이 클래딩 층 전체를 완전히 녹일 수 없을 때 모재 부분은 덜 녹기 때문에 용융 깊이가 감소하고 층 높이가 증가하며 모재 부분에 가까운 클래딩 금속의 확산 능력이 저하되어 폭이 급격히 감소합니다.

요약하면, 플라즈마 아크 클래딩 2205 이중 스테인리스 강층의 효과적인 공정 매개변수는 다음과 같습니다: 전류 90 A ~ 110 A, 용접 속도 4 mm / s ~ 6 mm / s, 와이어 공급 속도 50 mm / s ~ 70 mm / s, 이온 가스 유량 1.5 L / 분.
2. 반응 표면법을 기반으로 한 용융 클래딩층 형성 공정 매개변수 최적화
반응 표면법(Response Surface Method, RSM)은 실험 설계와 통계적 최적화 기법을 결합한 기법으로, 시험 데이터 분석을 통해 충격 계수와 반응 값의 적합 함수 및 3차원 표면 맵을 도출할 수 있으며, 실제 시험에서 충격 계수와 반응 값 간의 관계를 직관적으로 반영하여 예측 및 최적화 역할을 수행합니다. 이러한 이유로, 중심 합성 설계(Central Composite Design, CCD)에서 RSM을 선택하여 공정 최적화 프로그램을 개발하고, 전류, 용접 속도, 와이어 공급 속도, 용융 클래딩층 희석률, 종횡비 간의 관계를 탐색합니다. 또한, 공정 변수와 희석률, 종횡비 함수로부터 도출된 수학적 모델링을 통해 용융 클래딩층 품질을 예측합니다.

2.1 클래딩층의 희석률에 대한 공정 매개변수의 영향.

표 3.8 프로세스 최적화 결과 및 검증