• 제목/요약/키워드: 레이저 클래딩

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Co-base 분말을 적용한 SCM440과 GC250의 레이저 클래딩 가공성 평가 (Feasibility Study of Laser Cladding for Co-based Coating on SCM440 and GC250)

  • 최병주;이문구;홍민성;안병민;정도현;이광재;이충근;전용호
    • 한국생산제조학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.337-343
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    • 2017
  • The laser cladding process on structural steel (SCM440) and gray cast iron (GC250) substrates with Co-based powder (Stellite 12) was studied. A diode laser (2 kW) was used as a heat source, and the powder was supplied by a disc rotary powder feeder. The relationship between the laser cladding process and the cross-sectional analysis of coating was examined based on coating shape and microstructure. Additionally, the microhardness was measured to confirm the mechanical property improvements. As a result, proper laser cladding conditions were selected through this study and verified by cross-sectional analysis. In addition, the evaluation process for laser cladding feasibility was conducted on the selected materials.

원자로 입출구 노즐 이종금속 용접부 Weld Inlay 레이저 클래딩 공정 개발 (Process Development of Laser Cladding for Weld Inlay Repair of Dissimilar Metal Weld in Reactor Vessel In/Outlet Nozzles)

  • 조홍석;정광운;모민환;조기현;최동철;이장욱;조상범
    • 한국압력기기공학회 논문집
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    • 제11권1호
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    • pp.53-60
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    • 2015
  • This study was investigated to develop process technology of laser cladding with austenite stainless steel for Weld Inlay repair of dissimilar metal weld in reactor vessel in/outlet nozzles. Weld Inlay experiments were performed by laser cladding repair system consisting of common manipulator, laser apparatus and welding process scheduler, etc. Single pass welding experiments were conducted in order to obtain the optimum welding process parameters for filler wires of ER309L and Alloy 52M before multi-layer laser cladding. Based on the above obtained results, multi-layer laser cladding experiments were carried out, and welding qualities for weld specimens were estimated by PT, OM, SEM and EDS analysis. Consequently, it was revealed that multi-layer laser cladding on austenite stainless steel using filler wires of ER309L and Alloy 52M could be possible to meet ASME Code standard without any weld defect.

삼중 결합 링 공진기 필터의 설계 및 제작 (Design and Fabrication of Triple-coupler Ring Resonator Filter)

  • 이영식;정영철
    • 한국광학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.40-45
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    • 2011
  • 동일한 주회 길이의 통상적인 DCRR (Double-coupler Ring Resonator) 에 비하여 두 배의 FSR (Free Spectral Range) 성능을 나타낼 수 있는 TCRR (Triple-coupler Ring Resonator: 삼중 결합 링 공진기) 필터의 설계 및 제작에 대하여 논의하였다. 열-광학 특성이 우수하고, 코어-클래딩 굴절률 차가 큰 폴리머 물질을 이용하여 작은 반경의 곡선도파로가 가능한 매립형 도파구조의 컴팩트한 TCRR 필터를 설계 및 제작하였다. 파장가변 레이저와 광섬유 배열 블록을 이용하여 TCRR 필터의 Through 및 Drop 포트 출력 특성을 측정한 결과, DCRR 필터의 두 배인 4.4 nm의 FSR을 확인하였고, 이는 전달행렬 방법을 이용하여 해석한 결과와 거의 동일하였다.

Al 1050 합금에 과공정 Al-Si 합금의 레이저 클래딩에서 평균출력의 영향에 대한 연구 (Effects of Average Power on Laser Cladding of Hypereutectic Al-Si Alloy on Al 1050 Alloy)

  • 이형근
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제29권2호
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    • pp.88-93
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    • 2011
  • This study produced hypereutectic Al-Si clad layer on 1050 Al alloy by a novel laser cladding method. Pure Si powder was mixed with organic binder to make fluid paste which could be screen-printed on the 1050 Al alloy plate. Pulsed Nd:YAG laser was irradiated on the Si paste layer to melt and alloy with Al substrate. Different laser power of 99 W, 179 W and 261 W, was used to see the difference of the microstructure, composition and hardness of the clad layers. When laser power of 179 W was used, the clad layer had overall Si content of 38wt% and composed of fine primary Si particles and fine eutectic phase. At laser power of 261 W, the clad layer had overall Si content of 24wt% and composed of mainly fine eutectic phase. Vickers hardness of HV176.7 and HV150.3 on the clad layer was obtained at laser power of 179 W and 261 W, respectively.

고출력 광섬유 레이저 기술의 현황 및 전망 (Current Status and Prospects of High-Power Fiber Laser Technology (Invited Paper))

  • 권영철;박경윤;이동열;장한별;이승종;루이스 알론소 바즈게즈 주니가;이용수;김동환;김현태;정윤찬
    • 한국광학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.1-17
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    • 2016
  • 최근 20 여년간의 괄목할만한 발전을 통해 단일 광섬유 레이저의 출력은 이미 kW 수준을 상회하고 있으며, 기존의 벌크 방식 레이저의 대체 기술로서 여전히 학계 및 산업계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 본 논문은 이와 같은 광섬유 레이저의 괄목할만한 성장을 가능하게 한, 이터븀(Ytterbium) 혼입 이득 광섬유 사용 방식, 레이저 다이오드 펌프와 이중 클래딩 광섬유 구조를 통한 광학적 펌프 방식, 더 나아가서 양자결함을 최소화 하는 종렬 펌핑 방식 등 그 주요 요소 기술들을 개괄하고, 그 극한적 고출력화에 따른 발진 효율 및 특성 저하, 시스템 열화 및 불안정성 증대 등과 같은 고출력 광섬유 레이저 기술 자체가 직면하고 있는 다양한 기술적 문제점 및 그 완화 방안을 논의한다. 여기에서는 광섬유 레이저의 고출력화와 더불어 야기되는 다양한 형태의 광섬유내 비선형 현상, 광섬유 손상 및 모드 불안정 현상에 대한 논의를 포함한다. 이와 더불어, 전술한 다양한 출력 제한 현상을 극복함과 동시에 광섬유 레이저의 출력을 현격한 수준으로 더욱 증가시키기 위한 대체 방안으로 최근 주목을 많이 받고 있는 다중 빔 결합 기술에 대해 개괄적으로 논의한다. 특히, 분광형 다중 빔 결합 기술의 개념적 시스템 구성 요소 및 각 부문별 요구 기술에 대해 보다 심화된 논점을 둔다. 최종적으로 현 수준을 뛰어 넘는 광섬유 레이저의 출력 증대와 본 기술의 지속적 발전을 위한 앞으로의 발전 방향을 논의한다.

레이저 클래딩법을 이용한 AISI 316L 스테인리스강 내 Y2O3입자의 분산거동 (Dispersion Behaviors of Y2O3 Particles Into Aisi 316L Stainless Steel by Using Laser Cladding Technology)

  • 박은광;홍성모;박진주;이민구;이창규;설경원;이양규
    • 한국분말재료학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.269-274
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    • 2013
  • The present work investigated the dispersion behavior of $Y_2O_3$ particles into AISI 316L SS manufactured using laser cladding technology. The starting particles were produced by high energy ball milling in 10 min for prealloying, which has a trapping effect and homogeneous dispersion of $Y_2O_3$ particles, followed by laser cladding using $CO_2$ laser source. The phase and crystal structures of the cladded alloys were examined by XRD, and the cross section was characterized using SEM. The detailed microstructure was also studied through FE-TEM. The results clearly indicated that as the amount of $Y_2O_3$ increased, micro-sized defects consisted of coarse $Y_2O_3$ were increased. It was also revealed that homogeneously distributed spherical precipitates were amorphous silicon oxides containing yttrium. This study represents much to a new technology for the manufacture and maintenance of ODS alloys.

브래그 격자 광도파로형 바이오 센서 (Polymeric Waveguide Bio Sensors with Bragg Gratings)

  • 이재현;김경조;오민철
    • 한국광학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.54-59
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    • 2006
  • 본 논문에서는 집적 광학 광도파로 소자 기술을 적용하여 생화학 물질의 성분을 정밀하게 측정 가능한 광소자로서 폴리머 광도파로와 브래그 격자를 이용하는 구조를 최초로 제안하였다. 유효굴절률법과 전송행렬법을 이용하여 최적의 감도를 가지는 브래그 격자 광도파로를 설계하였으며 코아와 하부 클래딩의 굴절률이 각각 1.540, 1.430인 폴리머를 이용하여 코아 두께가 $3{\mu}m$ 인 구조의 반전립 광도파로를 제작하였다. 코아 층까지 완성된 도파로 위에 레이저 빔 간섭계와 플라즈마 에칭을 이용하여 격자를 형성한 뒤 격자표면에 20 nm 두께의 Au층을 증착하고 칼릭사린(calixarene) 단분자층을 만들어 바이오센서를 제작하였다. 제작된 광센서를 이용하여 PBS(phosphate bufferedsaline) 용액에 함유된 $K^+$의 농도에 따라 브래그 반사픽이 단파장으로 이동하는 것을 관찰할 수 있었다.

레이저 클래딩 공정을 이용한 Ni-Cr-B-Si + WC/12Co 복합 코팅층의 제조 및 기계적 특성 (Manufacturing of Ni-Cr-B-Si + WC/12Co Composite Coating Layer Using Laser Cladding Process and its Mechanical Properties)

  • 함기수;김철오;박순홍;이기안
    • 한국분말재료학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.370-376
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    • 2017
  • In this study we manufacture a Ni-Cr-B-Si +WC/12Co composite coating layer on a Cu base material using a laser cladding (LC) process, and investigate the microstructural and mechanical properties of the LC coating and Ni electroplating layers (reference material). The initial powder used for the LC coating layer is a powder feedstock with an average particle size of $125{\mu}m$. To identify the microstructural and mechanical properties, OM, SEM, XRD, room and high temperature hardness, and wear tests are implemented. Microstructural observation of the initial powder and LC coating layer confirm the layer is composed mainly of ${\gamma}-Ni$ phases and WC and $Cr_{23}C_6$ carbides. The measured hardness of the LC coating and Ni electroplating layers are 653 and 154 Hv, respectively. The hardness measurement from room up to high temperatures of $700^{\circ}C$ result in a hardness decrease as the temperature increases, but the hardness of the LC coating layer is higher for all temperature conditions. Room temperature wear results show that the wear loss of the LC coating layer is 1/12 of the wear level of the Ni electroplating layer. The measured bond strength is also greater in the LC coating than the Ni electroplating.

A319 알루미늄 합금 표면에 Al-36%Si 합금분말의 레이저 클래딩에 의한 내마모성 향상 (Laser Cladding with Al-36%Si Powder Paste on A319 Al Alloy Surface to Improve Wear Resistance)

  • 이형근
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제35권2호
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    • pp.58-62
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    • 2017
  • 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.

광대역 파장가변 이중 링 공진기 Add/Drop 필터 (Widely Tunable Double-Ring-Resonator Add/Drop Filter)

  • 이동현;이태형;박준오;김수현;정영철
    • 한국광학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.216-220
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    • 2007
  • 본 논문에서는 굴절률 차이가 큰 폴리머 광 도파로를 이용하여 광대역 파장가변이 가능한 이중 링 공진기 Add/Drop 필터를 제작하였다. Add/Drop 필터의 제작시 공정 오차에 둔감한 특성을 갖도록 광 결합기를 설계하였다. 코어와 클래딩의 굴절률은 1550 nm 파장 대역에서 각각 1.51, 1.378로 약 $100{\mu}m$ 정도의 곡률 반경을 가지는 곡선 도파로를 수용할 수 있다. 두 개의 링이 동시에 공진하는 파장 대역에서 Drop 특성은 이웃하는 피크 좌다 약 2.9 dB 이상 높은 특성을 보였다. 이 필터는 반사형 반도체 광증폭기 등과의 하이브리드 집적을 통하여 광대역 파장 가변 레이저 다이오드를 구현하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.