고속 레이저 클래딩 파우더의 활용률과 관련된 요인은 무엇입니까?

고속 레이저 클래딩 기술은 크게 발전했습니다. 가공 효율 향상과 가공 비용 절감을 위한 노력은 끊임없습니다. 가공 비용을 지속적으로 절감하는 방법은 여전히 ​​고속 레이저 클래딩 연구의 중요한 내용입니다.

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분말 비용이 레이저 클래딩 총 비용의 80~90%를 차지하기 때문에, 고속 레이저 클래딩에서 분말 활용률 향상은 중요한 기술적 과제입니다. 따라서 고속 레이저 클래딩의 분말 활용률과 관련된 요인들을 파악해야 합니다. 이러한 요인들을 하나씩 살펴보고 고속 레이저 클래딩의 분말 활용률을 향상시키는 방법을 논의해 보겠습니다.

(1) 용융풀의 점 크기

고속 레이저 클래딩 파우더의 활용률에 영향을 미치는 주요 요인은 용융 풀의 스팟 크기, 즉 기판 표면에 떨어지는 레이저의 스팟 크기입니다. 레이저 출력에 따라 고속 레이저 클래딩 풀의 스팟은 1mm에서 5mm 사이에서 선택할 수 있습니다. 실제 작업에서는 장비의 레이저 출력에 따라 적절한 용접 풀 스팟 크기를 선택해야 합니다.

용융 풀의 스팟이 너무 작아 분말 이용률이 낮습니다. 용융 풀의 스팟이 너무 크면 코팅 표면의 평탄도가 떨어집니다. 용융 풀의 스팟을 늘리면 분말 이용률을 향상시킬 수 있지만, 용융 풀의 스팟이 너무 크면 코팅 표면의 평탄도가 낮아져 후속 연삭 및 연마 공정에서 분말 낭비가 발생합니다. 고속 레이저 클래딩의 경우에도 분말 이용률은 클래딩 공정에서만 고려되는 것이 아니라 전체 클래딩 공정에서 연삭 및 연마 후 분말의 종합적인 이용률을 고려해야 합니다.

(2) 클래딩 헤드의 분말 배출구 직경

클래딩 헤드의 분체 배출구 직경은 분체 흐름의 두께를 결정합니다. 구멍이 작을수록 분체 흐름이 미세해지고, 분체 흐름이 미세할수록 분체 흐름의 분산 속도가 빨라집니다. 실제 작업에서는 클래딩 높이와 용융 풀의 스팟 크기에 따라 적절한 분체 배출구 직경을 선택해야 합니다. 이렇게 하면 기판 표면의 분체 스팟 직경이 용융 풀의 스팟 직경보다 작아집니다. 그렇지 않으면 용융 풀의 스팟 직경을 초과하는 분체가 손실됩니다.

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(3) 레이저 파워

레이저 출력은 용융 풀에 떨어지는 분말이 완전히 용융될 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 분말 공급량과 기타 매개변수가 일정할 때, 레이저 출력이 높을수록 분말 활용률이 높아집니다.

(4) 분말 공급 크기

장비의 레이저 출력이 결정될 때, 분말 공급량이 적을수록 분말 이용률은 높아집니다. 그러나 분말 공급량을 줄이면 클래딩 효율에 영향을 미칩니다. 클래딩 효율을 고려하지 않으면 분말 공급량을 조절하여 분말 이용률을 100%까지 높일 수 있지만, 이러한 방식은 의미가 없습니다. 

(5) 클래딩 선형 속도

고속 레이저 클래딩의 선속도는 일반 레이저 클래딩의 수배 또는 수십 배에 달합니다. 기판과 클래딩 헤드 사이의 상대 이동 속도가 크면 기판 표면의 분말 입자의 운동 에너지가 커져 분말 분사량이 많아지고 분말 이용률이 감소합니다. 또한, 레이저 출력이 결정될 때 클래딩 헤드와 기판 사이의 상대 이동 속도가 높을수록 용융 풀의 온도가 낮아지고 분말 이용률도 낮아집니다. 

(6) 작업물 부피 

동일한 클래딩 매개변수에서 작업물의 직경(부피)이 클수록 분말 이용률은 낮아집니다. 이는 부피가 클 때 레이저 에너지가 매트릭스에 더 많이 흡수되고 용융 풀의 온도가 충분히 높지 않기 때문입니다. 따라서 부피가 큰 작업물의 경우, 분말 이용률을 높이기 위해 더 높은 출력의 클래딩 장비를 사용해야 합니다.

(7) 분말 입자 크기 

고속 레이저 클래딩 분말은 빛과의 상호작용 시간이 짧기 때문에 레이저 출력 크기에 따라 적절한 입자 크기의 분말을 선택해야 합니다. 분말 입자가 크면 제한된 시간 내에 분말이 녹지 않아 분사 시 비산 손실이 발생합니다. 

고속 레이저 클래딩 분말의 활용률에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다. 분말 활용률을 높이고 클래딩 가공 비용을 절감하려면 장비 및 클래딩 가공물의 특정 조건에 따라 적절한 하드웨어 기술 매개변수와 클래딩 가공 매개변수를 선택해야 합니다.

여기서 다시 한번 강조하지만, 분말 활용률은 단순 클래딩 공정의 분말 활용률이 아닌 전체 가공 공정의 분말 활용률을 고려해야 합니다. 일반 레이저 클래딩의 분말 활용률은 100%에 도달할 수 있지만, 전체 분말 활용률은 50% 미만인 경우가 많습니다.


게시 시간: 2022년 8월 24일