希釈
希釈は、コーティングへの特定の材料の溶融によって引き起こされる組成変化の程度を定量的に説明するために、レーザークラッディングプロセスの品質を測定するための重要なパラメータです。
希釈率は、コーティングの断面積を測定する幾何学的な方法によって計算できます: 希釈率=マトリックス溶融面積 / (コーティング面積 + マトリックス溶融面積) x 100%。
コーティングの厚さと出力密度が一定の場合、レーザーのエネルギー密度が増加するにつれて希釈も増加します。 エネルギー密度が大きくなり、基材の溶融領域が増えるほど、コーティング組成の変化が大きくなります。 粉体塗装の厚みが薄くなると、塗料の希釈率が高くなります。 逆に、粉末コーティングの厚さが増加すると、粉末コーティングの厚さの増加によりマトリックスの溶融深さの増加が制限されるため、希釈は減少します。 結果は、レーザー加工パラメーターが変更されていない場合、スキャン速度と粉末供給速度の増加に伴って希釈が減少することを示しています。 高い塗工性能を確保するためには、個別の特殊な場合を除き、一般に希釈率は可能な限り低くする必要があります。 レーザー溶射の場合は通常5％程度に制御されます。 レーザークラッディングの場合、希釈率も 10% 未満、できれば約 5% にする必要があります。
毛穴やひび割れの悩み
レーザークラッド技術の工業化に対する重要な障害の 1 つは、クラッド層の品質の不安定性であり、その欠陥は主に多孔性、亀裂、変形、凹凸です。 最も難しい問題の 1 つは亀裂であり、亀裂の形成と拡大には気孔の存在が関係しています。
クラックの主な原因は、急激な加熱と冷却によるクラッド層の残留応力です。 さらに、亀裂の形成は、プロセスパラメータ、クラッド層とベース材料、クラッド層の厚さなどの多くの要因にも影響されます。亀裂の形成を抑制する主な方法は次のとおりです。
(1) 予熱と徐冷を使用して、亀裂の形成と応力緩和の可能性を低減します。
(2)傾斜クラッド層を設計し、マトリックス材料とクラッド層の間に遷移クラッド層を選択することで応力を緩和し、クラックの発生を低減します。
気孔の発生は、溶接材料のレーザー溶解プロセスにおけるエアロゾルの存在によって引き起こされ、通常は金属の炭素と酸素の反応または金属の反応によるガスの急速な凝縮によって引き起こされます。炭素還元による金属酸化物と固定物質の揮発性かつ非反応性の空孔。 ストムホール自体がコーティング性能を低下させるだけでなく、亀裂の発生・進展の集合点となりやすいため、シール層の亀裂の発生・拡大を防ぐ重要な対策の一つでもあり、ひび割れを防ぐための対策。 ベントの制御は主に 2 つの側面から行われます。1 つ目は、ガスの発生源を制限するための予防措置を講じることです (粉末を湿式乾燥や溶融プロセスに使用する前に粉末が失われることなど)。 2 つ目は、プロセスパラメータを調整して溶融池の冷却結晶化速度を遅くし、ガスの逃げを促進することです。
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