レーザークラッディングはレーザー肉盛溶接とも呼ばれ、製造においてさまざまな材料をコーティングするために使用されます。 長年にわたって人気を博してきたこのテクノロジーには、さまざまなメリットが伴います。 材料を酸化や腐食から保護するのに役立ちます。 レーザークラッディング技術を使用すると、全体的な表面特性が向上します。
この記事では、レーザー クラッディングについて知っておくべきことをすべて説明します。
目次
レーザークラッディングとは何ですか？
レーザークラッディングプロセス
レーザークラッドの利点
レーザークラッドの特徴
レーザークラッドは高価ですか?
レーザークラッディングにおける最近の技術革新
まとめ
レーザークラッディングとは何ですか？
レーザークラッディング さまざまな種類の材料表面にコーティングを施す、製造における追加プロセスです。 一般に、表面特性が向上し、材料を酸化や腐食から保護します。 このプロセスには、基材表面を横切る溶融プールが含まれます。 同時に、粉末またはワイヤーの原料が塗布され、薄いコーティング層が形成されます。
レーザー誘起クラッディングにより、均一に分散されたコーティングが得られます。 再現性が高く、層に亀裂や気孔がありません。 また、優れた接着性、低い表面粗さ、低希釈性を示し、材料の無駄が少なくなります。 物体の表面上のレーザービームの密度、移動速度、直径を調整することで、プロセスを強化できます。
レーザークラッディングプロセス
このプロセスは指向性エネルギー堆積 (DED) であり、レーザー肉盛溶接とも呼ばれます。 積層造形で使用される場合、レーザー金属堆積 (LMD) または指向性レーザー金属堆積 (DLMD) と呼ばれます。
レーザービームは金属合金を溶かし、基板表面または以前に堆積した層に結合します。 高密度のレーザークラッド層は、金属材料による最小限の希釈の下で冶金的に結合されます。 熱入力は、高品質のオーバーレイを生成するのに十分である必要があります。
以下はレーザークラッディングのさまざまなプロセスです。
シングルステップレーザークラッディング
シングルステッププロセスでは、コーティング材料が溶融プールに導入され、そこで基板表面上で溶融状態に変化します。 移動するレーザー光線が空間から離れると、溶融したコーティング物質が固化します。 その結果、レーザーの動きの軌跡が重なって微細なコーティングが作成されます。
XNUMX段階レーザークラッディング
XNUMX 段階の処理には、基板表面へのコーティング材料の最初の堆積が含まれます。 その後、表面処理では、レーザー光線を移動させてコーティング材料と基材材料を一緒に溶かします。 レーザービームがスペースコーティングを離れるとすぐに、コーティングは自然に固化します。
電線被覆
ワイヤの被覆プロセス中に、 ワイヤー スプールから軸外トーチに直接供給されます。 次に、溶融温度以下に加熱され、ワイヤガイドシステムを介して被覆が形成されます。
このプロセスは、充填材の使用効率が 100% であるため有利です。 また、ワイヤー材料のさまざまなオプションがあるクリーンなプロセスでもあります。 ただし、ワイヤでの放射線の吸収により出力が不安定になります。
粉末被覆材
粉末被覆では、 粉 回転ディスクから供給ノズルに伝達されます。 吸収原理が適用されるアルゴンやヘリウムなどのキャリアガスを通過します。 その後、粉末粒子はキャリアガスによって高速で押し出されます。
これにより、均一で再現可能な最終的なクラッドが得られます。 このプロセスにはさまざまな供給方法と材料があります。 3D セットアップにも適したオプションです。
レーザークラッドの利点
レーザーは、微細加工や材料加工に最適な選択肢です。 レーザー クラッディングでは、パルス繰り返し周波数、レーザー出力、波長、さまざまなタイプのビーム プロファイルなどのパラメーターを利用します。
レーザークラッディングには次のような利点があります。
- 表面と基礎材料の冶金学的結合を確実にします。
- このプロセスでは、短い露光時間と短いレーザービームの深さが必要です。
- レーザークラッディングは、溶射コーティングと比較して耐性のあるオーバーレイを生成します
- 高い表面品質と低い反りを実現し、後加工の必要性を軽減します。
- コストが削減され、レーザークラッディング期間が短く、材料の無駄が少ないため、非常に効率的です。
レーザークラッドの特徴
レーザークラッディング 主に低熱影響と優れた精度機能を採用しています。 他にも次のような特徴があります。
- 急速な凝固プロセスによる速い冷却速度。 速度は約 106 K/s まで上昇します。 均一に分散された微細な結晶質のコーティングを容易に得ることができます。
- 高電力密度の急速クラッディングを使用する場合、必要な熱入力と歪みは小さくなります。 歪みは組立公差内に最小限に抑えることができます。
- 塗料の希釈率が通常5%未満と低い。 レーザーパラメータの調整を通じて、基板は冶金学的または界面拡散を通じてしっかりと結合されます。
- レーザー クラッド層は、約 0.2 ～ 2.0 mm の単一チャネル粉末供給コーティングで広範囲の厚さを持っています。
- 低融点の物体の表面に高融点の材料を堆積させる場合、粉末の選択に制限はありません。
- レーザークラッディングプロセスは自動化が簡単です。
- このプロセスは、材料消費量が少なく、優れた性能対価格比で選択的堆積を強化します。
- ビーム層が重なり合うため、アクセスできない領域を融合することができます。
レーザークラッドは高価ですか?
30 年以上前に開発されたレーザー クラッディングは、常に最後の選択肢の技術と考えられてきました。 これは、レーザー装置の初期投資と運用コストが高いためです。 しかし、最新の固体レーザーは目覚ましい進歩を遂げています。
ファイバー結合ビーム送出によるロボット工学の統合により、プロセスがより効率的になり、コストが削減されました。 費用対効果の分析を考慮すると、レーザー クラッディングはさまざまな業界分野で成功し、飛躍的に成長しています。
レーザークラッディングにおける最近の技術革新
レーザークラッディングにおける最近の技術革新は、主に生産性の向上に焦点を当てています。 この進歩により、レーザー クラッディングの主要な特性は依然として維持されています。
以下にイノベーションの例を示します。
- 高速レーザークラッドは、母材に到達する前にレーザービーム内の添加剤粉末を完全に溶かします。 固体ベースは熱伝導伝達によって溶融粉末と融合します。
- 熱線レーザークラッディングは、プロセスに予熱されたワイヤーを提供します。 これにより、送り速度を上げて母材を溶融するためにより多くのレーザーエネルギーが利用されます。
- レーザークラッディングでは、ワークピースに対して垂直に添加材料を供給する同軸レーザービームが使用されます。 レーザーはワイヤーの周囲に同軸上に照射されます。 これにより、3D レーザー金属蒸着の進行方向に依存しない一貫した処理が強化されます。
- 大スポットレーザークラッディングプロセスにより、ワークピース上のレーザースポットのサイズが増加します。 これにより、基材を過度に溶かしたり、希釈率を高めたりすることなく、より多くのレーザー出力を使用できるようになります。
まとめ
レーザー クラッディング技術は、最近の製造において大きな進歩を遂げています。 多くの生産会社は、OEM 製品を再調整するためのレーザー技術を検討しています。 このプロセスにより、アイテムの腐食特性や摩耗特性も改善されました。
上記のガイドでは、レーザー クラッディング プロセスとその利点について説明しています。 購入者は、レーザーコーティング中に品質が維持されていることを確認する必要があります。 ご希望のレーザー クラッディング装置を見つけるには、次のサイトをご覧ください。 Chovm.com.
