TIGやMIG/MAG法による機械再生は、変形、材料の弱体化、さらなる機械加工の必要性をもたらすことがよくあります。レーザークラッディングは、摩耗した部品が工場強度を取り戻し、さらにそれを超えることを可能にします - 材料構造に破壊的な影響を与えることなく。レーザークラッディングとは何か、どこで最も効果的か、そして最大の利点は何かを発見してください。
レーザークラッディングとは何か？
簡単に言えば：集中したレーザービームが追加材料（粉末またはワイヤー形式）を溶かし、部品表面と冶金的な結合を作り出すプロセスです。これにより、既存の部品を層ごとに再構築します。結果は？最小限の気孔率を持つ冶金的で密度の高い接続です。コーティングは単なる追加の「パッチ」ではなく、部品の不可欠な部分となります。
クラッディングとレーザー溶接の違い
レーザー溶接の目的は、2つ以上の別々の要素を1つの全体に結合することです。ここでは、すべての要素を一緒に保持する溶接が重要です。
レーザークラッディングは要素を結合するものではありません。その目的は、既存の部品表面を改善することです。クラッディングは1つの要素に新しい層を追加することで、以下を実現します：
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再構築し、工場寸法に戻す、
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強化し、硬度、耐食性、耐摩耗性などの新しい特性を与える。
どのような材料がレーザークラッディングできるか？
この技術は幅広い材料に対応します：ステンレス鋼、炭素鋼、亜鉛めっき鋼から、ニッケル、コバルト、チタン合金、アルミニウム合金、加工が難しい銅合金まで。さらに、異なる合金を組み合わせることで、均質な材料では得られない特性を持つユニークな段階的構造を作り出すことができます。
レーザークラッディング技術はどのように機能するか？
これは4つのステップに要約されるプロセスです：
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ターゲティング：集中したレーザービームが修理する部品の表面に向けられます。クラッディングは非常に精密で、ミリメートルの一部の直径を持つ点にエネルギーを集中させることについて話しています。
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溶融：レーザーは一瞬のうちに金属表面に小さく、完全に制御された液体金属の「プール」を作り出します。
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追加：この溶接プールに、同じ瞬間に、金属粉末または細いワイヤーの流れという追加材料が正確に供給されます。
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結合：追加材料はすぐに液体基板金属と混ざり合います。レーザービームがさらに移動すると、この混合物は瞬時に固まり、新しい、完全に滑らかで均一な層を作り出します。
部品の元の形状と寸法が復元されるまで、このプロセス全体が繰り返されます。この技術の全ての利点は、次の2つの事実から生じています：
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冶金的な接続です。新しい層は部品の不可分な部分となり、それと統一された構造を作り出します。これにより、コーティングは摩耗やひび割れに対して非常に耐性があります。
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「冷たい」プロセスです。レーザーエネルギーは非常に速く、非常に小さな点に供給されるため、部品の残りの部分は熱くなる時間がありません。これにより、従来の溶接方法の悩みである変形や内部応力の問題が排除されます。
その結果、非常に短時間で、人間の手では達成できない精度で修理された部品を、品質を損なう副作用なしに得ることができます。
技術的パラメータと品質への影響
レーザークラッディングプロセスでは、必要な効果を達成するためにパラメータを調整できます。これらのパラメータは：
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レーザーパワーと溶接ジオメトリ。パワーと材料が基板に浸透する深さを制御できます。ビームの集中を制御し、クラッドトラックの幅を決定します。薄い保護コーティングを作成し、より大きな欠陥を再構築できます。
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プロセス速度。TIG、MIG/MAGは遅い場合があります。レーザーは瞬時に動作します。EHLA技術を使用する高度なシステムのような場合、毎分数百メートルの速度で材料を適用します。これは誤植ではありません。
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熱影響部（HAZ）。TIG、MIG/MAG溶接では、熱が応力、変形、構造の弱体化を引き起こします。レーザーは異なる動作をします。非常に小さな点と短時間に膨大なエネルギーを供給します。部品の残りの部分が熱くなる前に、プロセスはすでに終了しています。効果？最小限の熱影響部（HAZ）。実際には、これは部品が元の機械的特性を失わず、多くの場合、追加の機械加工を必要としないことを意味します。
材料供給方法は何ですか？
2つの方法があります：
ワイヤークラッディング – 精度とコスト管理
これは経済的効率を優先する人々の選択です。ワイヤーは粉末よりも安価で、プロセスはほとんど材料損失を生じません。堆積物の化学組成を完全に制御でき、再現性のある結果を保証します。
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利点：材料コストが低い、最小限の損失、一貫したコーティング特性。
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欠点：利用可能な材料の選択肢が少ない、粉末を使用する場合よりもプロセスが遅い。
粉末クラッディング – 速度と多用途性
時間が重要で、非標準の特性が必要な場合、粉末形式の追加材料は全く新しい可能性を開きます。利用可能な材料の範囲は膨大で、様々な金属合金からセラミックまであります。
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利点：材料の巨大な選択肢、より高い効率とプロセス速度。
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欠点：粉末のコストが高い、集塵システムを使用する必要性。
レーザークラッディングはどこで最も効果的ですか？
この技術は万能のソリューションではありません。その強みは、3つの重要な要素がプロジェクト全体の収益性を決定する場所で見られます。これらの要素は：精度、耐久性、時間です。
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自動車産業と機械工学：シャフト、射出成形金型、エンジン部品の再生。新しいものを購入する代わりに、価格のほんの一部で工場強度を復元します。
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航空宇宙：航空機エンジンタービンブレードの修理と強化。レーザーは、極端な温度と負荷に耐えなければならない軽量で高度な合金での作業を可能にします。
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エネルギーと石油化学：風力およびガスタービン、シャフト、ベアリングの部品の再構築。最も要求の厳しい環境での摩耗と腐食に耐性のあるコーティングの作成。
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工具産業：摩耗した金型、ダイス、切削工具の再生。高価な工具を捨てる代わりに、その寿命を何倍にも延ばします。
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医療：インプラントと外科用器具の修理と作成。レーザーの精度は、完全に滑らかで衛生的で耐久性のある接続を保証します。
レーザー技術は産業の最も要求の厳しい分野で実際の問題を解決します。これらの可能性を具体的な数字に変換する方法を学びたい場合は、以下をお読みください： 読む：レーザー溶接機に投資するタイミングと投資収益率の計算方法。
レーザークラッディングの主な利点 - TIG、MIG/MAGに勝るか？
1. 精度
レーザービームはミリメートルの一部の直径を持つ点にエネルギーを集中させます。熱影響部（HAZ）は最小限です。実際には、これは変形や材料応力がないことを意味します。再生後の部品はその寸法と機械的特性を維持します。高価な修正加工はもう必要ありません。
2. 速度
プロセスは従来の方法よりも大幅に速いです。短いサイクルは機械のダウンタイムを減らし、注文の履行を加速します。EHLA（超高速LMD）のような高度な技術は、毎分数百メートルのクラッディング速度を達成します。
3. 耐久性
レーザークラッドコーティングは密度が高く、均一で、気孔がありません。基板との冶金的な結合により、亀裂、摩耗、腐食に対する耐性が確保され、部品寿命が大幅に延長されます。
4. 自動化
プロセスは完全に自動化され、産業用ロボットやCNCシステムと統合できます。これにより、すべての部品に同一の品質が保証されます - これは特にシリーズ生産において、手作業では達成できないものです。
自動化の可能性を最大限に活用するには、オペレーターから新しいスキルが必要ですが、チームの実装は障壁である必要はありません。プロフェッショナルなレーザー溶接トレーニングがどのようなものか、そしてこの技術を効率的に会社に導入する方法をご覧ください。
レーザークラッディング - 投資前に知っておくべきこと？制限とコスト
精度？速度？耐久性？コインのもう一方の面もあります。
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高い投資コスト：完全なレーザーシステム（ソース、ヘッド、制御）の購入は、MIG/TIG溶接機の購入を大幅に超える費用です。これは堅実なビジネス上の正当性を持つ必要がある投資です。
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要件と操作：クラス4レーザーは厳格な安全手順と訓練されたオペレーターを必要とします。
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準備に対する感度：レーザーは不正確さに対して容赦がありません。清潔な表面と正確な部品の位置決めが必要です。大きなギャップや不規則性を許容しません。
高い投資コストは、市場でより安価な代替品を探すことを促すかもしれません。低価格は多くの場合、信頼性と精度に影響を与える可能性のある隠れた妥協と一緒になることを覚えておく価値があります。決定を下す前に、安価なレーザー溶接機に隠されている罠を確認してください。
まとめ - レーザークラッディングはあなたの会社に適していますか？
レーザークラッディングはすべての会社向けの技術ではありません。ミリメートル単位の偏差が問題にならない単純な部品を生産している場合、既存の方法でまだ十分かもしれません。しかし、品質と精度で競争している場合、この技術は必要不可欠になります。可能性は見えるが、レーザークラッディングがあなたの特定のケースで機能するかどうか、そして投資が報われるかどうかわからない場合は、無料相談であなたのニーズについて話し合い、この技術があなたの会社にとっての収益性を評価するのを手伝います。