レーザークラッディングプロセス中のパラメータ
Feb 23, 2024
高速レーザークラッディングは、高速レーザー表面処理技術です。 そのプロセスの特徴は、優れたクラッド品質、高速、低コストであり、市場競争力において一定の優位性を持っています。 高速レーザークラッディングプロセスのパラメータを不適切に選択すると、成形品質の低下や変形の容易さなどの問題が発生する可能性があります。
高速レーザークラッディングプロセスに関係する重要なパラメーターは処理パラメーターと呼ばれ、レーザークラッディング効果と形成品質に直接影響します。 たとえば、レーザー出力、スポット形状、スポット サイズ、加工距離などはすべて、クラッド層の形態と品質に影響します。 以下では、高速レーザークラッドプロセスに関係する 8 つのプロセスパラメータを主に説明します。
1. レーザー出力:レーザーが単位時間あたりに出力するエネルギー。 高速レーザークラッディングには通常、LT-3KW、LT-4KWなどのKWクラスのレーザーが使用されます。これらは市場で広く使用されており、ほとんどの分野のニーズを満たすことができます。
2. スポット形状:スポット形状はクラッドの品質に影響を与える重要な要素です。 スポット形状はレーザーの光学系によって決まります。 レーザービームは粉末フィーダーから放射された後、走査システムを通過して基板上に到達し、異なる場所に異なるスポットを形成します。 スポット形状は、クラッディング効果と成形品質に直接影響します。 一般的な光点の形状は円形と長方形に分かれており、加工対象物の特性に合わせて使い分けることができます。
3. スポットサイズ:スポット サイズは、ビームが走査される基板表面の領域を指します。 レーザークラッドプロセス中、レーザーエネルギーはまずクラッド層の中心に集中し、次に周囲に放射します。 スポット サイズは主に光パワー密度、つまり単位面積あたりの光エネルギーに影響を与えます。 同じパワー条件下では、スポット サイズが小さいほど、光パワー密度は大きくなります。 高出力密度スポットは高クラッドに適しています。 融点金属粉末。
4. 加工距離:オーバーラップ率とも呼ばれ、レーザークラッディング中にレーザービームが溶融池から熱を吸収するのに必要な距離を指します。 レーザークラッディングプロセスでは、スポット距離がクラッディングの品質に影響を与える重要な要素です。 実際の加工では、スポット距離が3-5 mmの範囲で変化する場合はクラッド層の品質が良好であるため、一般的にスポット距離は3-5 mmに制御されます。
5. 重複率:重なり率とは、クラッド金属粉末と基材との重なり率をいう。 オーバーラップ率はクラッド層の表面粗さに影響を与える重要なパラメータです。 クラッド材料と基板との間のオーバーラップ率が大きいほど、より低い粗さのクラッド層表面を得ることが容易になる。
スポット径が大きくなると、レーザー光のエネルギー密度が増加し、加熱されると溶融池が広がり、溶融速度が速くなり、基板上に小さな穴がより多く発生します。
オーバーラップ率が増加し、クラッド層の表面粗さが低減される。 しかし、重なり部分の均一性を確保することは困難である。 各クラッド層間の重なり合う領域の深さは、各クラッド層の中心の深さと異なるため、クラッド層全体に影響を与えます。 高速被覆材のオーバーラップ率は70%-80%にもなります(通常の被覆材のオーバーラップ率は30%-50%)。
6.クラッディング速度:被覆線速度と被覆面積率の両方が被覆速度を示すことができます。 実際の測定では、リオ ティントの高速レーザー クラッディングのライン速度は 20m/min-50m/min、クラッディングの厚さは 0.2-0 の場合です。 6mm、被覆効率は0.6-1.2平方メートル/時間です。
7.粉体供給方法：高速レーザークラッディングのパウダーフィーダーは、レーザークラッディングの品質を確保するための鍵となります。 高速レーザークラッドの粉体供給方法には、主にリング粉体供給法とセンター粉体供給法があります。 中心粉末供給は環状粉末供給よりも粉末利用率が高くなりますが、設計が難しく、ビームを取り囲むリングが必要です。 1週間分のパウダーチューブ。 現在、市場には円形粉末供給アプリケーションが多数あります。
8. 保護ガス圧力:高速レーザークラッドプロセス中、マトリックスとクラッド材料は容易に酸化されます。 クラッド材に含まれる酸化物により、マトリックス材の表面が黒く、暗く、硬くなり、ワークピースの表面品質に重大な影響を与えます。 クラッド材の酸化を避けるために、ワークピースを保護する必要があります。 保護ガス下で高速レーザークラッディングを実行できます。 保護ガスとしては通常、窒素またはアルゴンが使用されます。 これは主に、粉末を供給し、レーザークラッドプールの周囲に保護領域を形成して酸化を軽減するために使用されます。
