レーザークラッドプロセス: 技術分析、装置の革新、および産業応用ガイド

2 つの主要なレーザー クラッド プロセス システム: 2 ステップ法と 1 ステップ法との間の技術的差異-

レーザー クラッディング プロセスは、主に 2 ステップ法（事前配置法）と 1 ステップ法（同期法）に分けられ、技術的なルート、効率、適用可能なシナリオが大きく異なります。{{1} 2 段階の方法では、まずワークピースの表面にクラッド材料を事前に配置し、次にレーザーで溶融して成形する必要があります。具体的には、手動プレコートと予備成形シートという 2 つのアプローチが含まれます。手動プレコートは低コストで柔軟な操作が可能ですが、生産効率はわずか約 0.5㎡/h に過ぎず、コーティング厚さの許容差は ±0.2mm に達するため、単体の修理や実験室での研究に適しています。-予備成形シートは粉末を少量の結合剤で成形したもので、粉末利用率90%以上と安定した塗膜品質を実現しており、小径バルブボディなどの深穴精密部品の補修に適しています。-ワンステップ方式により、レーザー照射と材料供給の同期を実現します。その中でも、同期粉末供給法は射出装置を使用してリアルタイムで粉末を溶融池に供給し、85% 以上の熱効率と自動生産を実現します。-その市場シェアは 2025 年までに 78% に達し、シャフトおよびディスク部品の一括強化の主流の選択肢となりました。同期ワイヤ送給方式は材料の無駄がなく、部品の均一性が良好ですが、レーザー利用率が60%未満であり、ワイヤの仕様が制限されます。現在では、パイプラインの内壁や油圧支柱などの特定のシナリオの修理に多く使用されています。

レーザークラッドの主要材料: 合金粉末の性能向上と産業上のボトルネック

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クラッド材の性能はコーティングの品質に直接影響します。近年、特殊合金粉末の研究開発は著しく進歩しており、その中でも高速被覆用特殊粉末の活躍が特に顕著である。{1} Jingye Additive の Fe55 合金粉末を例にとると、この粉末は真球度 95% 以上、気孔率 5% 未満で、10-15m/min の高速クラッディングプロセスに適しています。皮膜硬度は55HRCに達し、従来の粉体に比べて5倍の耐摩耗性を誇ります。 500時間の塩水噴霧腐食試験後も錆は発生しません。炭鉱の油圧支柱や石油掘削パイプの修理に広く使用されており、ワークピースの耐用年数を 3-5 倍に延ばします。しかし、業界は依然として材料分野で2つの大きなボトルネックに直面している。第1に、特殊合金粉末の現地化率が低く、高温合金(インコネル718など)粉末の現地化率はわずか35%であり、輸入に大きく依存している。第二に、コストの制約が明らかです。コバルト-ベースの粉末の価格は 800 元/kg と高く、これは鉄ベースの粉末の 6 倍であり、需要が高いシナリオでは適用コストが大幅に増加します。材料配合の最適化と生産プロセスの改善を通じてブレークスルーを達成することが急務となっています。