レーザー肉盛溶接プロセスの詳細分析：原理、分類、材料選定

レーザークラッディング技術は、最先端の表面処理技術です。その原理は、選択したコーティング材料を様々な充填材の形で基材表面に精密に配置することにあります。高エネルギーレーザー光を照射すると、コーティング材料が溶融するだけでなく、基材表面の薄い層も同時に溶融します。急速な凝固により、希釈率が極めて低い表面コーティングが形成されます。このコーティングは基材と冶金的な結合を形成し、基材表面の様々な特性を大幅に向上させることができるため、非常に重要です。例えば、耐摩耗性を大幅に向上させ、部品がより多くの摩擦に耐えられるようにしたり、耐腐食性を高めて材料を化学的攻撃から保護したり、耐熱性や耐酸化性を高めて部品が高温や酸化環境下でも動作できるようにしたり、さらには電気特性を改変したりすることも可能です。

レーザークラッディング材料の性質とレーザービームとの結合方法に応じて、一般的なレーザークラッディング技術は分類できます。同軸粉末供給レーザークラッディング技術では、通常、半導体ファイバー出力レーザーとディスク型ガス搬送粉末供給装置が使用されます。クラッディングヘッドは、中心に光を出力する円形スポット設計で、ビームの周囲に環状粉末供給またはマルチビーム粉末供給、および専用の保護ガスチャネルを備えています。クラッディングプロセス中、粉末ビーム、レーザービーム、および保護ガス流は一点で収束し、焦点に溶融プールを形成します。クラッディングヘッドとワークピースが互いに相対的に移動すると、ワークピース表面に連続的で高品質のコーティングが徐々に形成されます。パラ軸粉末供給レーザークラッディング技術（横方向粉末供給レーザークラッディング技術とも呼ばれる）は、粉末供給およびビーム結合機構に独自の特性があります。高速レーザークラッディング技術（超高速レーザークラッディング技術とも呼ばれる）は、コーティング品質を維持しながら、より高速なコーティング堆積速度を実現することに重点を置いています。高速ワイヤレーザー肉盛技術は、ワイヤ状の材料を使用するため、粉末ベースの肉盛方法とは異なるアプローチを採用しています。これらの分類された方法はそれぞれ独自の適用シナリオと利点があり、レーザー肉盛は様々な産業分野において非常に汎用性が高く適応性の高い技術となっています。