1974年、米国ACVO EVERETT RES LAB INCのGnanamuthuが最初の レーザークラッディング特許 (US3952180A)は、レーザークラッディング技術の基礎研究の始まりを告げるものでした。しかし、レーザー技術の限界により、レーザークラッディングの産業化は長い間遅々として進みませんでした。21世紀になり、高出力レーザー技術が成熟するまで、レーザークラッディングの産業化は進みませんでした。 レーザークラッディング 技術の進歩は加速し始めた。

レーザークラッディング技術は、低希釈、最小限の熱入力、材料の多様性など、数多くの利点を提供します。時間の経過とともに、さまざまな種類の レーザークラッディング 積層造形、再生製造、表面工学などの分野で広く応用されている技術が開発されています。一般的なタイプは レーザークラッディング 技術は、材料の種類とレーザービームと材料の結合形態に基づいて分類できます。これらには以下が含まれます。 同軸粉末レーザー肉盛, オフアクシス粉末レーザークラッディング （横方向粉末供給レーザークラッディングとも呼ばれる） 高速レーザークラッディング （超高速レーザークラッディングとも呼ばれる） 高速ワイヤレーザークラッディング.

同軸粉末レーザークラッディング

同軸粉末レーザー肉盛 一般的には、半導体ファイバーレーザーとディスク型空気供給式粉末フィーダーが使用されます。クラッディングヘッドは、中央出力の円形スポットを使用し、レーザービームの周囲または複数の流れで粉末が供給されます。粉末の流れ、レーザービーム、および保護ガスの流れが一点で合流するように、特殊な保護ガス流路が設けられています。これにより焦点に溶融プールが形成され、クラッディングヘッドがワークピースに対して移動するにつれて、表面にクラッディング層が形成されます。

同軸粉末レーザー肉盛溶接の利点：

• 高い自由度、容易な自動化: クラッディングはどの方向にも行うことができるため、プロセスの自動化が容易です。クラッディングヘッドはワークピースのどの部分でも自由に移動できるため、複雑な形状の部品の表面クラッディングが可能です。3D プリントヘッドとして使用する場合、 同軸粉末レーザー肉盛 できる 3Dレーザー印刷.
• 溶融プールの不活性ガス保護粉末はガスによって運ばれ、不活性ガスによって保護されるため、酸化が最小限に抑えられます。制御された不活性雰囲気下での被覆プロセスにより、酸化物の少ない、より高品質なコーティングが実現します。
• 溶融池が小さく、均一な加熱が可能で、耐亀裂性に優れています。： 同軸粉末レーザー肉盛 このプロセスにより粉末が均一に加熱され、溶融池が小さくなる。そのため、炭化タングステンなどの硬い材料を扱う場合でも、被覆層に亀裂が生じにくくなる。

用途： 同軸粉末レーザー肉盛 表面改質や積層造形による再製造のために、シャフト、ギア、ハウジング、複雑な形状の部品などの精密部品によく使用されます。金属 3D印刷多くの場合、ニアネットシェーピングやグラデーション材料の作製に用いられます。

オフアクシス粉末レーザークラッディング

オフアクシス粉末レーザー肉盛 （横方向粉末供給レーザークラッディングとも呼ばれる）は、通常、重力式粉末供給装置を備えた直接出力型半導体レーザーまたは半導体ファイバーレーザーを使用します。クラッディングヘッドは、横方向広帯域粉末供給を備えた矩形光スポットを使用します。動作中、合金粉末がワークピースの表面に供給され、レーザービームによって走査されて溶融プールが形成され、それが冷却されてクラッディング層が生成されます。

オフアクシス粉末レーザー肉盛溶接の利点：

• 高い材料利用率： に比べ 同軸粉末レーザー肉盛材料の利用 オフアクシス粉末レーザークラッディング 95%以上の効率を達成できます。粉末はワークピース上に予め配置され、レーザービームによって溶融されるため、同軸供給方式でよく見られるような粉末の無駄がありません。
• 外装効率の向上長方形の光スポットを使用することで、この方法はクラッディング効率を向上させます。レーザー出力を高め、スポット幅を大きくすることで、最大30mmのクラッディング幅を実現でき、クラッディング効率は最大1m/hまたは12kg/hに達します。
• 不活性ガス消費なし: オフアクシス粉末レーザー肉盛 重力による粉体供給方式を採用しており、不活性ガスを使用する必要がないため、材料費を節約できます。ただし、この技術は圧縮空気を必要とするため、酸化しやすい材料には効果が低い場合があります。

用途：この技術は、油圧シリンダー、ローラー、その他の大型部品など、比較的大きくてシンプルな部品の表面被覆や積層造形による再生製造に一般的に用いられます。

超高速レーザー肉盛り

ドイツのフラウンホーファーレーザー技術研究所（Fraunhofer ILT）によって開発され、 超高速レーザークラッディング これは、2017年から中国で推進されている画期的な技術です。この技術は、高品質のファイバーレーザーと精密に設計された高速レーザークラッディングヘッド、および高速または高速度のモーションシステムを使用します。レーザービームと粉末の流れが精密に結合され、粉末が溶融プールに入る前に溶融するため、クラッディング速度が大幅に向上します。 毎分200メートル従来の速度である毎分2メートルと比較すると。

超高速レーザー肉盛り溶接の利点：

• 高いレーザーエネルギー利用効率レーザービーム、粉末の流れ、不活性ガス結合の設計により、反射および散乱損失が大幅に低減され、エネルギー効率が向上します。 レーザークラッディング 同軸方式やオフアクシス方式などの技術は、エネルギー利用率が約35％である。 超高速レーザークラッディング 約65％のエネルギー利用率を達成する。
• 高い被覆効率エネルギー効率が高いため、 超高速レーザークラッディング 極めて高速なクラッディング速度と薄い層を実現し、非常に高いクラッディング効率（最大0.7m/s以上）につながります。
• 低希釈率高速走査により溶融池の存在時間が短くなるため、希釈率が低くなり、被覆層の品質が確保されます。
• 良好な表面粗さと耐亀裂性この技術で製造された外装材は、表面粗さが低く、耐亀裂性に優れています。

用途： 超高速レーザー肉盛り 大型部品の大量処理や、希釈を最小限に抑える必要がある用途、例えば新規部品の表面保護や既存部品の高性能コーティングなどに最適です。

高速ワイヤレーザークラッディング

その 高速ワイヤレーザークラッディング この技術は、環境に優しく、高効率で高品質な製造に対する市場のニーズに応えるために開発された次世代レーザー肉盛技術です。この技術は、高精度ワイヤ供給システムとファイバーレーザーを用いて、金属ワイヤを供給材料として肉盛を行います。

高速ワイヤレーザー肉盛り溶接の利点：

• 環境に配慮した: 従来の粉末ベースのレーザークラッディングとは異なり、 高速ワイヤレーザークラッディング 粉塵、煙、金属粉末廃棄物を一切発生させないため、環境に優しい。
• 高い材料利用率金属線は完全に溶融し、漏れや無駄なく被覆層を形成するため、材料利用率は最大99%に達します。
• 高い被覆効率ワイヤを予熱することで、材料を溶融させるのに必要なエネルギーと時間が大幅に削減され、従来の粉末レーザー肉盛溶接に比べて肉盛効率が向上します。
• 低発熱、最小限の変形この方法は、エネルギー消費量が少なく、熱入力も低いため、加工物の変形を最小限に抑えることができます。薄肉部品や細長い部品など、繊細な部品の加工に最適です。

用途： 高速ワイヤレーザークラッディング 表面保護、積層造形による再生、および長尺シャフトや薄肉部品など変形しやすい部品の被覆に広く使用されています。

結論

の進化 レーザークラッディング 従来の方法から超高速の方法まで、技術の進歩により、産業製造能力が大幅に向上しました。 レーザークラッディング 高い材料利用率、効率性の向上、環境に優しいプロセスを提供するため、航空宇宙、自動車、重機械などの様々な産業における用途に最適です。

レーザークラッディング 技術は進化を続け、高度な製造業の発展においてますます重要な役割を果たすようになり、経済的および環境的に大きなメリットをもたらすでしょう。この技術がより広く普及するにつれて、産業界における表面処理や積層造形のアプローチ方法に革命をもたらし、現代の製造ニーズに対応する強力なツールとなることが期待されます。