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멀티패스 레이저 클래딩에 있어서 중첩률의 기준에 따른 클래드 층의 특성 비교

Comparison of clad layer characteristics with overlapping criterion in multi pass laser cladding
한국마린엔지니어링학회지 제40권 제9호, 2016.11, 768-773 (6 pages)
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초록
엔진 밸브 시트와 페이스는 엔진 성능에 영향을 미치므로 내마모성, 내열성 및 내식성이 요구된다. 이러한 특성을 갖는 표면층을 형성하기 위해 일반적으로 PTA 프로세스를 사용하고 있지만 넓은 열 영향부와 높은 모재 희석 등과 같은 문제가 발생한다. 이러한 단점을 개선한 레이저 클래딩은 희석률이 낮고 열 영향 및 열 변형을 최소화하므로 더욱 우수한 클래드 층을 형성할 수 있다. 하지만 레이저 빔의 특성상 넓은 면적을 클래딩 할 경우, 1 패스 클래드 층의 중첩이 불가피하다. 중첩률 기준을 빔 사이즈와 클래드 층 폭으로 나누어 멀티패스 클래드 층을 형성한 결과, 기준에 관계없이 중첩률이 증가할수록 클래드 층의 폭이 감소하고 높이가 증가하였다. 하지만 빔 사이즈 기준 중첩률 조건으로 형성된 멀티패스 클래드 층이 다른 기준보다 모재 희석이 감소하여 더욱 높은 경도 값을 나타내었다. 결론적으로, 중첩률 기준을 클래드 층 폭으로 할 경우, 클래드 층 형상에 영향을 주는 공정변수가 변할 때 마다 폭의 길이가 달라지기 때문에 빔 사이즈를 중심으로 중첩률을 정의하였다.

Engine valve seat and face, which are the important factors affecting engine performance, are required to have wear, heat and corrosion resistance. In order to produce surface layer with these characteristics, PTA(plasma transferred arc) surfacing procedure is generally employed, but problems, such as large HAZ and high dilution etc., frequently occurr. Laser cladding, which overcomes the drawbacks of conventional technologies, can be employed to create a superior clad layer with low dilution, small heat affected zone, and minimal distortion. However, in case cladding is to be applied to a large area, it is necessary to overlap 1 pass clad layer because of limited clad layer width. Two criteria for the overlapping ratio―beam size and clad layer width―have been considered thus far. Upon inspection of multi pass clads, produced by different overlapping criteria, it was observed that the greater the increase in overlapping ratio, the greater was the decrease in clad layer width and increase in clad layer height regardless of the criterion used. However, a multi pass clad overlapped by the beam size criterion demonstrated a higher hardness value than a clad overlapped by the clad layer width owing to decreasing dilution of the substrate. In conclusion, the beam size was defined as the criterion for the overlapping, because the clad layer width increased or decreased depending upon process parameters.

목차
요약
Abstract
1. 서론
2. 실험 재료 및 방법
3. 실험 결과 및 고찰
4. 결론
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