クラッディング層の微細構造と特性に対する高速レーザークラッドプロセスパラメーターの影響に関する研究
レーザークラッディングテクノロジーは、材料を追加し、レーザーを熱源として使用し、材料の表面の修飾と修復を実現することにより、基質表面の冶金結合コーティングを準備し、工業分野で広く使用されています。このホワイトペーパーでは、9cr2mo鋼基板の表面上のM2高速鋼コーティングの微細構造と機械的特性に対するプロセスパラメーターの影響を調査するための研究オブジェクトとして、超高速レーザークラッディングテクノロジーを採用しています。
従来のレーザークラッディングテクノロジーの制限
従来のレーザークラッディングには均一なコーティング構造や低熱入力などの利点がありますが、明らかな欠陥があります。希釈速度は10％を超えていることが多く、保護効果を達成するために厚いコーティングが必要であり、表面の粗さが高く、その後の処理が必要であり、物質的無駄をもたらします。レーザーエネルギーは、ストレスや亀裂を起こしやすい基板溶融プールに集中しています。大規模な被覆の効率は低く、技術の促進を制限しています。
超高速レーザークラッディングテクノロジーの革新的な特性
従来の技術の問題を解決するために、HOFレーザーテクノロジー研究所は2017年に超高速レーザークラッディング機器を開発しました。この技術は、同軸粉末給餌方法を採用し、溶融プールの上のレーザービームの粉末の収束を制御し、レーザーエネルギーの大部分が溶融または溶融した粉末に浸透する前に粉末に触れる前に粉末に触れた粉末に直接作用します。基板に入力し、クラッディング効率と粉末利用率を大幅に改善します。
クラッディング層の微細構造に関するプロセスパラメーターの法則に影響する
研究では、プロセスパラメーターが被覆層の粒子サイズに大きな影響を与えることが示されています。レーザー出力が高くなると、粒子サイズが大幅に増加します。クラッディング速度が高いほど、粒サイズが小さくなります。クラッディングの通過スペースが減少すると、粒子サイズが増加する傾向があります。一般に、エネルギー密度の増加により、粒子サイズは増加する傾向を示しており、その中でレーザー出力の影響がより顕著です。
クラッディング層のプロパティに対するプロセスパラメーターの効果
プロセスパラメーターは、クラッディング層のマイクロハルトに大きな影響を与えます。レーザー出力が高くなると、クラッディング層の硬度が増加し、層内の硬度分布が均一であり、小さな変動があります。被覆速度が低下すると、微小硬度が大幅に増加します。被覆層の間隔が増加すると、マイクロハルトが減少します。エネルギー密度が増加すると、微小硬度が大幅に増加しますが、エネルギー密度が低い場合、被覆層の形成は低く、良好なマルチパスオーバーラップを達成することが困難になります。
レーザークラッディングシステムのコアコンポーネント
研究の概要とアプリケーションの価値
要約すると、超高速レーザークラッドのプロセスパラメーターを調整し、クラッディング層の入力エネルギー密度を上げると、クラッディング層の微小硬度がより均一になり、平均硬度が大幅に改善されます。これは、高品質のクラッド層を取得するための技術的根拠を提供し、超高速レーザー堆積技術のアプリケーション範囲を拡大し、その普及とアプリケーションを促進するために非常に重要です。