레이저 클래딩 장비의 작업 장치에는 주로 레이저, 공급 장치, 클래딩 노즐, 처리 플랫폼 및 제어 시스템이 포함됩니다. 전체 레이저 클래딩 장비의 경우 클래딩 노즐 장치는 전체 장비에서 가장 중요한 부분이며 주요 역할은 레이저 빔의 전송, 집속, 변환 및 클래딩 분말의 동기 전송입니다. 클래딩 노즐의 핵심 기술은 레이저 성형 및 변형 포커싱, 클래딩 재료의 전송 및 주입 융합, 광학 재료의 결합입니다. 두 번째는 레이저인데 현재 주로 사용되는 레이저는 이산화탄소 레이저, YAG 레이저, 반도체 레이저이다. 이산화탄소 레이저는 현재 중국에서 가장 널리 사용되는 레이저로 고출력 달성이 용이하지만 부피가 너무 크고 단위 에너지 소비가 높다는 단점이 있다. 기술 발전으로 인해 YAG 레이저의 활용률이 지속적으로 증가하여 섬유 전송을 달성하고 부품의 유연성을 향상시킬 수 있습니다. 반도체 레이저의 장점은 전기광학 전환율이 높고 장비 가격이 저렴하며 크기가 작고 유지 관리 비용이 저렴하며 사용하기에 더 적합하며 일련의 장점이 있습니다.
레이저 클래딩의 장점과 단점
1. 레이저 클래딩의 장점
레이저 클래딩은 일반적으로 높은 경도, 내마모성, 내식성, 내산화성 및 기타 특성, 특히 내식성을 갖고 있어 재료의 수명을 연장하고 값비싼 금속을 절약하며 자원을 절약하고 환경 오염 문제를 해결하는 데 큰 도움이 됩니다. 기존의 다른 기판 표면 개질 방법에 비해 레이저 클래딩으로 구성된 클래딩층의 희석율이 낮고(일반적으로 5%~8%) 더 얇은 클래딩층을 형성하기 쉽습니다. 이 방법을 사용하면 비용이 절감될 뿐만 아니라 클래딩 효율도 향상됩니다. 레이저 클래딩은 열영향부가 작고 변형이 작은 특성을 가지며, 냉각속도가 매우 빨라(102~106K/s) 치밀한 구조를 형성하는 경향이 있다. 현재 레이저 클래딩 공정은 디지털 및 완전 자동화 제어를 사용하여 컴퓨터로 제어되며 작업 공정에서 공정 매개변수가 더 안정적이고 준비된 클래딩 층이 더 균일하며 오류율이 더 낮습니다. 레이저 클래딩은 항공우주, 전력, 자동차, 선박, 석유 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 레이저 클래딩 기술은 금속이나 합금 위의 거의 모든 금속 또는 세라믹 소재일 수 있습니다.
2. 레이저 클래딩의 단점
(1) 모공 생성이 용이하다. 클래딩 과정에서 용융 풀의 가스가 너무 늦게 배출되어 클래딩 층에 기공이 형성됩니다. 자가 플럭스 기판의 경우 다량의 실리콘-붕소 탈산제를 함유하고 있기 때문에 클래딩 공정에서 탈산 반응이 먼저 일어나 공기를 단열할 수 있는 해당 붕규산 화합물을 생성합니다. 클래딩 가열 시간이 충분히 길면 탈산 반응이 완전히 진행될 수 있으며 가스 구멍이 형성되지 않습니다. 그러나 레이저 클래딩 가열 시간이 짧고 냉각 속도가 빠르며 탈산소 반응이 충분하지 않아 이들 탈산소제는 효과를 내지 못하며 기공이 생기기 쉽다. 일반적으로 기공은 피하기가 거의 어렵고 일부 조치를 통해서만 제어할 수 있습니다. 일반적인 방법에는 사용 전 합금 분말의 산화 방지, 사용 전 피복재 건조 등이 포함됩니다.
(2) 깨지기 쉽다. 클래딩 과정에서는 용융, 응고, 냉각이 모두 짧은 시간에 일어나며 열응력, 구조응력 등 다양한 응력이 남게 됩니다. 또한 공정 변수를 잘못 설정하면 균열도 발생합니다. 기존 연구 결과에 따르면 클래딩 공정에서 균열을 제거하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 클래딩 재료의 합리적인 구성. 공정 매개변수 및 클래딩 기술의 올바른 선택. 기판 표면에 코팅을 추가하여 클래딩 층의 습윤성을 향상시킵니다. 클래딩 공정은 클래딩 층의 응력 작용 특성을 기반으로 최적화됩니다.
(3) 통일된 표준이 부족합니다. 레이저 클래딩 재료는 특수한 재료 체계를 형성하지 않았으며 클래딩 재료 사용에 있어 통일된 표준이 없어 비용이 상승하고 경제적 이익이 감소합니다. 또한, 통일된 공정 매개변수 표준이 부족하여 실험실과 기업 간의 의사소통이 어려워집니다.
표면 부식 저항성 레이저 클래딩 재료 선택 개선
클래딩 재료는 클래딩층에 영향을 미치는 주요 요소 중 하나입니다. 클래딩층의 성능은 주로 클래딩 재료에 따라 결정됩니다. 레이저 클래딩 기술이 등장한 이후 클래딩 재료의 선택은 연구자들의 많은 관심을 받았습니다.
1. Ni기 자기플럭싱 합금분말
니켈계 자가융해성 분말은 내식성이 우수하고 가격도 적당하여 연구에 가장 많이 사용됩니다. 내열 부식 개선이 필요한 기판에 적합하며, 현 단계에서는 Ni-B-Si와 Ni-Cr-B 합금 계열로 나눌 수 있습니다. 니켈의 함량은 약 75%, 크롬의 함량은 약 15%, 규소와 붕소의 함량은 약 6%입니다. 합성된 합금분말은 내식성이 훨씬 높을 뿐만 아니라 가격대비 성능도 상대적으로 높습니다.
2. 코발트계 자기플럭싱 합금분말
코발트 자체는 내식성이 좋으며 코발트와 크롬으로 형성된 합금 분말에는 Cr7C3과 같은 탄화물과 Cr2B와 같은 붕화물이 있습니다. 코발트는 내식성이 좋고, 크롬도 내산화성이 좋기 때문에 재료 특성상 레이저 클래딩 재료의 내식성에 적합하며 니켈, 크롬, 탄소, 철도 포함되어 있지만 크랙 발생을 줄이는 장점이 있습니다. Chabrolet al. 실험을 통해 코발트 기반 재료가 계면 응력 상태를 개선하고 결합 강도를 높이는 장점이 있음을 발견했습니다. 그러나 그 비용은 다른 재료에 비해 상대적으로 높습니다.
3. 철계 자기 플럭싱 합금 분말
철계 자기 유동성 합금 분말은 주로 주철 및 저탄소강에 사용되며 가장 큰 장점은 저렴한 가격과 내마모성입니다. 그러나 붕소, 니켈, 크롬 및 기타 원소를 첨가해도 쉽게 산화되는 특성을 보완할 수 없더라도 산화가 매우 쉽습니다. 따라서, 내식성 클래딩재로서의 범용성은 좋지 않습니다.
요약하면, 위의 세 가지 종류의 합금 분말은 각각의 장점과 단점이 있으므로 실제 상황에 따라 선택해야 합니다. 내식성 분야에서는 케이스의 비용 성능을 고려하여 니켈 기반 자체 유동성 합금 분말이 더 적합한 선택.
4. 기타 금속분말
위의 세 가지 종류의 금속 분말 외에도 티타늄 베이스, 구리 베이스, 알루미늄 베이스, 마그네슘 베이스, 크롬 베이스 및 금속간 화합물 클래딩 재료와 같은 여러 다른 재료가 있습니다. 이들 재료는 내식성, 내산화성, 내마모성 등과 같은 다양한 기능을 달성하기 위해 그들의 특별한 특성을 활용합니다. 예를 들어, 연구진은 레이저를 통해 알루미늄 분말을 기판 표면에 보내고 코팅도 얻었습니다. 좋은 성능으로. 마그네슘 합금을 기판으로 레이저 클래딩하는 데 더 많이 사용되는 마그네슘 기반 분말도 있으므로 마그네슘 기판 표면의 내식성이 크게 향상되었습니다. 특히 실험에서 연구원은 염화나트륨 용액을 사용했습니다. 부식 테스트를 실시한 결과 내식성이 크게 향상되었음을 확인했습니다.
5. 세라믹 파우더
세라믹 분말에는 주로 산화물 세라믹 분말과 규화물 세라믹 분말이 포함되며, 그 중 산화물 세라믹 분말은 레이저 클래딩에 자주 사용됩니다. 매트릭스의 내마모성, 내식성 및 내 산화성을 효과적으로 향상시킬 수 있기 때문에 내식성 클래딩 층으로 자주 사용됩니다. 그러나 기판 표면의 세라믹 분말과 금속의 물리적, 화학적 특성의 차이가 크기 때문에 클래딩 층이 쉽게 깨지고 떨어지게 됩니다. 연구진은 통과층과 클래딩층에 CaO, SiO2 등의 물질을 첨가해 이러한 상황을 완화했지만, 세라믹 클래딩층의 크랙 및 탈락 문제를 완전히 해결하지는 못했다.
6. 복합분말
복합 분말은 주로 분말의 조성과 특성이 다른 두 가지 이상의 재료로 구성되며 주로 탄화물, 붕화물, 질화물, 산화물 및 기타 고 융점 경질 세라믹 재료와 금 재료의 혼합 분말 제조를 말합니다. 레이저 복합 분말의 작용으로 금속의 우수한 인성과 세라믹의 내식성, 내마모성 및 고온 저항의 우수한 특성을 더 잘 결합할 수 있으며 재료의 연소 손실 및 휘발 현상을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 레이저 클래딩 분야의 뜨거운 연구 방향입니다. 그 중 초경합금분말과 산화물합금분말이 가장 많이 연구되고 적용되고 있다. 복합 분말의 탄화물 입자는 레이저 용융 풀에 직접 추가하거나 레이저 용융 풀에 금속 분말과 혼합할 수 있지만 더 효과적인 방법은 금속 코팅 화합물 분말(예: 니켈 코팅 탄화물) 형태로 추가하는 것입니다. , 코발트 코팅 카바이드).
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