レーザークラッディングプロセス

レーザークラッディングプロセスは、主にワークピースの準備、材料の選択、レーザークラッディングの実施、後処理など、複数のステップで構成されます。レーザークラッディングプロセスの詳細なプロセスは以下のとおりです。

1. ワークの準備

ワークピース表面の洗浄：まず、ワークピース表面の油、酸化物、錆、不純物などを除去し、良好な表面密着性を確保します。一般的な方法としては、ブラシ、サンドブラスト、化学洗浄などがあります。

表面予熱（オプション）：材料の要件に応じて、温度差による応力を低減し、変形やひび割れを防ぐために、ワークピースを予熱する必要がある場合があります。

2. レーザー材料の選択と粉末の準備

粉末の選択: ワークピースの性能要件に応じて適切な金属粉末を選択します。一般的な粉末としては、ステンレス鋼、チタン合金、超硬合金などがあります。粉末の粒子サイズ、化学組成、形態はクラッディング効果に重要な影響を及ぼします。

粉末の準備：粉末が乾燥しており、不純物がないことを確認してください。ノズルの詰まりを防ぐため、必要に応じてふるいを使って濾過してください。

3. レーザークラッディング装置の設定

機器の設置とデバッグ: レーザー出力、スキャン速度、レーザー焦点距離、ガス流量などのパラメータを設定し、機器が動作状態であることを確認します。

ロボットとレーザー ヘッドのドッキング: レーザー ヘッドをロボット システムにドッキングすると、レーザー ヘッドを正確に制御して配置し、クラッディングが必要な領域をカバーできるようになります。

4. レーザークラッディングプロセス

レーザースキャンとクラッディング：レーザービームをワークピース表面に集束させ、スキャンシステムを介してワークピース上でスキャンします。同時にレーザービームは粉末にも作用し、粉末を溶融させてワークピース表面に堆積させ、クラッディング層を形成します。

粉末供給：レーザークラッディングでは、スプレーガンと保護ガス（通常はアルゴンまたは窒素）を通して粉末がレーザー溶融池に供給されます。粉末はレーザーによって加熱され、基材表面に溶け込んでコーティングを形成します。

冷却と凝固：レーザー照射を停止すると、クラッド層は急速に冷却・凝固し、緻密なコーティング層を形成します。冷却速度は、クラッド層の微細構造と特性に重要な影響を与えます。

5. 後処理

熱処理（オプション）：一部の材料またはプロセスでは、クラッド層の微細構造と機械的特性（硬度、靭性など）を改善するために熱処理が必要になる場合があります。

機械加工: クラッディング後のコーティングには、必要な表面品質とサイズを実現するために、研削、研磨、切断などの追加加工が必要になる場合があります。

表面検査: 非破壊検査方法 (超音波検査、X 線検査など) を使用して、密度、接着性、厚さなどの被覆層の品質を確認します。

6. 品質管理とテスト

硬度テスト: クラッディング層の硬度テストを実施し、設計要件を満たしていることを確認します。

微細構造分析：クラッド層の微細構造を分析し、気孔や亀裂などの欠陥があるかどうかを確認します。

接着試験：クラッド層と基材間の接着強度を評価するために接着試験を実施します。

レーザークラッディングプロセスの概要

レーザークラッディングプロセスは、高出力レーザービームを用いて粉末を加熱・溶融し、ワーク表面と結合させて耐摩耗性と耐腐食性を備えたコーティング層を形成するプロセスです。主な工程は、ワークの準備、粉末の選択、レーザークラッディングプロセス、後処理、品質検査です。レーザー出力、スキャン速度、粉末供給量を正確に制御することで、高品質のクラッディング層を得ることができ、金型の修理、部品の強化、耐摩耗性コーティングなどの分野で広く利用されています。