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EuTroLoy 16006 분말을 이용한 내열강의 레이저 클래딩에 관한 연구(II) - 멀티패스 클래드 층의 합금 성분 분포 특성 -
Study on Laser Cladding of Heat Resisting Steel Using EuTroLoy 16006 Powder(II) - Characteristics of Alloying Elements Distribution of Multi Pass Clad Layer - 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.41 no.4, 2017년, pp.307 - 312  

김종도 (한국해양대학교 기관공학과) ,  이은진 (한국해양대학교 대학원) ,  김철규 ((주)종합폴스타)

초록
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레이저 클래딩아크 용접 및 용사와 같은 기존 클래딩 기술보다 우수한 장점을 가진다. 레이저 클래딩으로 형성한 클래드 층의 희석률은 낮으며 모재와의 결합력이 우수하고 결함이 거의 존재하지 않는다. 이러한 특징을 가진 레이저 클래딩을 실제 선박용 배기밸브에 적용하기에 위해 지난 제1보의 논문에서 조사한 공정변수에 따른 1 패스 클래드 층의 특성을 통해 넓은 면적에 클래딩 시 1 패스 클래드 층의 중첩이 필수적이라는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 중첩률에 따른 멀티패스 클래드 층의 형상 차이를 비교하고 일정 중첩률 조건에서 EDS 및 EPMA를 통해 합금 성분 분포를 파악하였다. 실험결과, 중첩률이 증가할수록 클래드 층의 길이가 감소하고 높이가 증가하였으며 동일한 조건의 1 패스 클래드 층보다 높이가 상승하였다. 성분 분석을 통해 모재 희석이 많이 발생한 첫 번째 클래드 층에서 Fe이 높게 측정되었으나 나머지 영역에서는 희석이 감소하여 Co가 증가하고 Fe이 감소하였으며 균일한 성분 분포가 관찰되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Laser cladding has some advantages compared to conventional cladding technologies such as arc welding and thermal spraying. Laser cladding produces a metallurgically well-bonded clad layer with a lower dilution ratio and few defects. Based on the characteristics of a 1-pass clad layer with many para...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 실제 산업현장에서는 넓은 면적의 부품을 수리해야하므로 레이저 빔의 특성상 1 패스 클래드 층의 중첩(overlapping)이 필수적이다. 따라서 이번 연구에서는 1 패스 클래드 층을 중첩할 때 중첩률에 따른 멀티패스(multi pass) 클래드 층의 형상변화를 비교하고 일정 중첩률 조건에 대한 클래드 층의 기계적 성질 및 합금 성분 분포 특성을 파악하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존 클래딩 기술의 단점은 무엇인가? 모재 자체의 얇은 표면층의 특성을 변화시키는 표면 경화와 달리 클래딩은 제품 표면에 내마모성, 내식성, 내열성 등과 같은 특성을 갖는 코팅 층을 형성할 뿐만 아니라 사용하면서 마모된 부분을 수리하기 위해 사용되는 프로세스이다. 기존 클래딩 기술은 아크 용접 및 용사로 크게 분류할 수 있으나 아크용접 클래딩 시 높은 입열량 으로 모재의 희석률이 높으며, 제품의 기계적 변형이 발생하여 후가공이 추가적으로 필요하게 된다. (1,2) 용사의 경우 클래드 층과 모재간의 결합력이 높지 않아 접착 및 내마모성의 문제로 이어질수 있으며 코팅 층 내부에 기공이 발생할 수 있다.
레이저 클래딩의 특징은 무엇인가? 레이저 클래딩은 아크 용접 및 용사와 같은 기존 클래딩 기술보다 우수한 장점을 가진다. 레이저 클래딩으로 형성한 클래드 층의 희석률은 낮으며 모재와의 결합력이 우수하고 결함이 거의 존재하지 않는다. 이러한 특징을 가진 레이저 클래딩을 실제 선박용 배기밸브에 적용하기에 위해 지난 제1보의 논문에서 조사한 공정변수에 따른 1 패스 클래드 층의 특성을 통해 넓은 면적에 클래딩 시 1 패스 클래드 층의 중첩이 필수적이라는 것을 알 수 있었다.
레이저 클래딩이 제품의 품질과 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 이유는 무엇인가? 1에 나타 내듯이 클래딩 재료를 모재 표면상에 부가하면서 레이저 빔을 이용하여 두 재질을 용융시켜 접합 하는 방법이다. (3~5) 이 기술은 모재 희석이 낮고 결함이 거의 존재하지 않는 우수한 클래드 층을 형성하므로 제품의 품질과 내구성을 보다 향상시킬 수 있다. 이뿐만 아니라 저가의 모재에 레이저 클래딩 시 귀금속 합금, 금속 및 기타 고가의 물질을 절약할 수 있으므로 제조비용을 크게 절감할 수 있게 된다.
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참고문헌 (10)

  1. Song, H. S., Choi, B. S., Yun, J. D. and Park, S. T., 2015, "Characterization of Cold Metal Transfer Welding Coated Steel," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 32, No. 10, pp. 891-896. 

  2. Kim, D. W., Jun, H. K., Lee, S. H. and Chang, Y. S., 2016, "Residual Stress Analysis of Repair Welded Rail Using the ABAQUS User Subroutine," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 33, No. 7, pp. 551-558. 

  3. Andersson, O. and Parker, K., 2014, "High Power Diode Laser Cladding," FABRICATING& METALWORKING, pp. 24-26. 

  4. Lee, J. H., Suh, M. H. and Han, Y. H., 2000, "Laser Cladding," Journal of Welding and Joining, Vol. 18, No. 2, pp. 154-162. 

  5. Ana Sofia C.M D'Oliveira, Paulo Sergio C.P. da Silva and Rui M.C. Vilar, 2002, "Microstructural Features of Consecutive Layers of Stellite 6 Deposited by Laser Cladding," Surface and Coatings Technology, Vol. 153, 203-209. 

  6. Huang, Y., 2011, "Characterization of Dilution Action in Laser-induction Hybrid Cladding," Optics &Laser Technology, Vol. 43, pp. 965-973. 

  7. Li, K., Li, D., Liu, D., Pei, G. and Sun, L., 2015, "Microstructure Evolution and Mechanical Properties of Multiple-layer Laser Cladding Coating of 308L Stainless Steel," Applied Surface Science, Vol. 340, pp. 143-150. 

  8. Smolenska, H., 2008, "Oxidation and Exhaust Gas Corrosion Resistance of The Cobalt base Clad Layers," Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 31, No. 2, pp. 364-372. 

  9. Birol, Y., 2010, "Thermal Fatigue Testing of Stellite 6-coated Hot Work Tool Steel," Materials Science and Engineering A, Vol. 527, pp. 364-372. 

  10. Kang, W. J., 2007, "A Study on Surface Transformation Hardening Process for Carbon Steel by Laser Heat Source," Master Degree Thesis at the Korea Maritime and Ocean University, Korea, pp. 74-75. 

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