Laser cladding is a method that can be applied to repair the crack and break on the mold and die surfaces, as well as generate new attributes on the surface to improve toughness, hardness, and corrosion resistance. It is used to extend the life of the mold. It also has the advantages of superior bonding strength and precision coating on a local area compared with the conventional thermal spraying technology. In this study, we investigated the effect of cladding on low carbon alloy steel using 18%Cr-2.5%Ni-Fe powder (Rockit404), which showed high hardness on the die surface. The process conditions were performed in an argon atmosphere using a diode laser source specialized for 900-1070 nm, and the output conditions were 5, 6, and 10 kW, respectively. After the cladding was completed, the surface coating layer's shape, the hardness according to the cross-section's thickness, and the microstructure were analyzed.
A319 aluminum alloy containing 6.5% Si and 3.5% Cu as major alloying elements has been widely used in machinery parts because of its excellent castability and crack resistance. However it needs more wear resistance to extend its usage to the severe wear environments. It has been known that hyper-eutectic Al-Si alloy having more than 12.6% Si contains pro-eutectic Si particles, which give better wear resistance and lubrication characteristics than hypo-eutectic Al-Si alloy like A319 alloy. In this study, it was tried to clad hyper-eutectic Al-Si alloy on the surface of A319 alloy. In the experiments, Al-36%Si alloy powder was mixed with organic binder to make a fluidic paste. The paste was screen-printed on the A319 alloy surface, melted by pulsed Nd:YAG laser and alloyed with the A319 base alloy. As experimental parameters, the average laser power was changed to 111 W, 202 W and 280 W. With increasing the average laser power, the melting depth was changed to $142{\mu}m$, $205{\mu}m$ and $245{\mu}m$, and the dilution rate to 67.2 %, 72.4 % and 75.7 %, and the Si content in the cladding layer to 16.2 %, 14.6 % and 13.7 %, respectively. The cross-section of the cladding layer showed very fine eutectic microstructure even though it was hyper-eutectic Al-Si alloy. This seems to be due to the rapid solidification of the melted spot by single laser pulse. The average hardness for the three cladding layers was HV175, which was much higher than HV96 of A319 base alloy. From the block-on-roll wear tests, A319 alloy had a wear loss of 5.8 mg, but the three cladding layers had an average wear loss of 3.5 mg, which meant that an increase of 40 % in wear resistance was obtained by laser cladding.
In this study, we investigated the effect of cladding on structural carbon steel (S45C) using 5%Cr-1.5%Mo-Fe powder (SKD61), which is expected to show economically efficient production of die-casting parts. The process conditions were performed under argon atmosphere using a diode laser source with specialized wavelength of 900-1070 nm, and the output conditions were 3, 4, and 5 kW, respectively. After the cladding was completed, the surface coating layer's shape and the microstructure were analyzed. The hardness test was carried out with Micro Vickers hardness tester under 500 gram-force along the normal line at the interval of 0.2 mm from the surface to core direction on the cross-sectional area. In addition, polarization curve test of the surface coating layer was performed to investigate the corrosion resistance characteristics.
High viscosity mixing powder is a very useful material for laser cladding. This material has a high viscosity so that it can be sticked to substrate. Therefore, Laser cladding can be performed on a curved or slope surface. Laser cladding can be easily performed with the material instead of wire that is difficult to be manufactured in some case. In this experiment, it was used a high viscosity mixing powder which consists of a high temperature flux and a bronze powder. And AC2B alloy material was used as a substrate. Flux prevents the clad layer from being oxidized and increases bonding property between substrate and cladding material. It makes possible to laser cladding at low level energy.
Arc ion plating (AIP), laser cladding, and nitriding are methods that can prevent mold damage or repair and create cracks and breakages on the die surface. The dissolution and soldering behavior of coated SKD61 by using arc ion plating, laser cladding, and nitriding was investigated. The structure of the coating was investigated as a function of deposition conditions by X-ray diffraction and the crystallographic orientation was determined using the texture factor. The TiAlN film deposited with AIP showed excellent corrosion resistance in the molten aluminum alloy at 680℃. In this paper, we have detailed the corrosion and mass loss phenomena associated with these steel-cast metal interactions.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.37
no.5
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pp.279-288
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2004
This paper describes a three-dimensional transient finite element model for a laser cladding process. In the model, an adaptive finite element technique is used for dilution control. Using the proposed finite element model, the effects of process parameters such as scanning speed, laser's power, and preheating on the dilution of clad layer, the shape of melting pool, and the temperature distribution are calculated. It is also shown that the optimal process parameters for the required dilution can be determined from the proposed finite element model. An experiment is performed to validate the proposed model. The numerical results are compared with experimental ones.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.5
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pp.91-97
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2022
The Directed Energy Deposition (DED) is a representative metal additive manufacturing method. Owing to its strong point of repairment, its application is gradually spreading in aerospace applications, power generation, military components, and mold making. 5-axis cladding is needed to repair damage, such as wear and scratches on cylindrical surfaces to circular-shaped parts, including sleeves and liners. Furthermore, the condition of cladding on inclined parts must also be considered to prevent interference between the nozzle and the part. In this study, the effects of changes in scanning speed due to the 5-axis control system and differences from the height of laser beam irradiation due to inclination are evaluated among the items that should be additionally considered in 5-axis cladding compared to 3-axis cladding. Moreover, the trends of the width and height of the clad are identified by different tilting angles via single line cladding. Lastly, cladding methods on cylindrical surfaces at various angles are proposed to enhance the clad quality and post-processing efficacy. These results can be applied with 5-axis cladding on inclined surfaces, including cylindrical surfaces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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