KR102064757B1 - Laser Deposition Apparatus Having Multiple Powder Providing System - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다중 분말공급시스템을 포함하는 레이저 적층장치는, 대상모재의 강화영역 측으로 강화용 분말을 공급하는 분말 공급유닛, 기 설정된 이동경로를 따라 이동하며 상기 강화용 분말이 공급된 강화영역에 레이저를 조사하여 상기 대상모재 및 상기 강화용 분말을 용융시킴에 따라 강화층을 형성하는 레이저 조사유닛, 상기 분말 공급유닛에 제공될 강화용 분말이 저장되는 복수 개의 분말 저장유닛 및 상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 상기 분말 공급유닛에 이송될 강화용 분말의 공급비율을 조절하는 제어유닛를 포함한다.Laser lamination apparatus including a multi-powder supply system according to the present invention, a powder supply unit for supplying the reinforcing powder to the reinforcement region side of the target base material, moving along a predetermined movement path and to the reinforcement region supplied with the reinforcement powder A laser irradiation unit for forming a reinforcing layer as the target base material and the reinforcing powder are melted by irradiating a laser, a plurality of powder storage units for storing the reinforcing powder to be provided to the powder supply unit, and the plurality of powder storage And a control unit for adjusting a supply ratio of the reinforcing powder to be transferred from the unit to the powder supply unit.

Description

다중 분말공급시스템을 포함하는 레이저 적층장치{Laser Deposition Apparatus Having Multiple Powder Providing System}Laser Deposition Apparatus Having Multiple Powder Providing System

본 발명은 대상모재에 강화층을 형성하기 위한 레이저 적층장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 분말공급시스템을 통해 대상모재에 형성되는 강화층의 합금 비율을 용이하게 조절 가능하도록 하는 레이저 적층장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser laminating apparatus for forming a reinforcing layer on a target base material, and more particularly, to a laser laminating device for easily adjusting an alloy ratio of a reinforcing layer formed on a target base material through a multiple powder supply system. It is about.

최근에는 다양한 산업 분야에서 금속의 표면을 강화시키거나, 특수한 특성을 나타내기 위해 표면 처리하는 방법이 널리 사용되고 있다.Recently, in various industries, a method of reinforcing a surface of a metal or surface treatment in order to exhibit special characteristics is widely used.

종래의 금속표면처리방법의 경우, 모재에 특정 가스를 주입하여 처리층을 증착하거나, 또는 소정의 표면처리 소재를 콜드 스프레이 방식을 이용하여 모재의 표면에 부착시키는 등의 다양한 방법이 이용되고 있다.In the conventional metal surface treatment method, various methods are used, such as injecting a specific gas into a base material to deposit a treatment layer, or attaching a predetermined surface treatment material to the surface of the base material using a cold spray method.

하지만, 이와 같은 종래의 금속표면처리방법의 경우, 처리층과 모재의 표면 간의 부착력이 크게 떨어지게 되며, 이에 따라 처리층이 분리 및 탈락되는 현상이 잦은 빈도로 발생하게 되는 문제점이 나타나고 있다.However, in the case of the conventional metal surface treatment method, the adhesion between the treatment layer and the surface of the base material is greatly reduced, and thus the problem that the treatment layer is separated and dropped frequently occurs.

뿐만 아니라, 종래의 금속표면처리방법은 모재의 형상이 평면 또는 극히 단순한 형태일 경우일 때 그 효과가 현저하게 나타나며, 모재의 형상이 불규칙적이거나 복잡한 경우에는 큰 효과를 볼 수 없다는 문제가 있었다. 또는 표면처리장치의 특성 상 불규칙하거나 복잡한 형상을 가지는 모재의 표면처리를 수행하는 것이 아예 불가능한 경우도 있어, 모재의 수명이 크게 떨어지는 문제도 있었다.In addition, the conventional metal surface treatment method has a remarkable effect when the shape of the base material is flat or extremely simple, and there is a problem that a large effect is not seen when the shape of the base material is irregular or complicated. Alternatively, the surface treatment of the base material having an irregular or complicated shape may not be possible at all due to the characteristics of the surface treatment device, and the life of the base material may be greatly reduced.

특히 상기 모재가 프레스, 단조 공정 등에 사용되는 금형과 같이 잦은 충격과 외력이 가해지는 제품인 경우, 비용 대비 수명이 매우 짧아져 유지, 보수에 소요되는 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.In particular, when the base material is a product that is frequently subjected to impact and external force, such as a mold used in a press, forging process, etc., there is a problem that the cost for maintenance and repair is increased because the lifespan is very short.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 레이저 용융 적층장치를 통해 분말을 모재 표면에 공급하는 동시에 레이저를 조사하여 모재와 분말을 함께 용융시키는 방법으로 강화층을 형성하는 방법이 제시되었다.In order to solve such a problem, a method of forming a reinforcing layer by supplying a powder to a surface of a base material through a laser melting lamination apparatus and simultaneously irradiating a laser to melt the base material and the powder together has been proposed.

특히 강화층 형성 과정에서 서로 다른 종류의 분말을 혼합하여 공급하게 될 경우에는 합금 강화층이 형성됨에 따라 다양한 특성을 발현할 수 있는 장점을 가지게 된다.In particular, in the case of supplying a mixture of different types of powder in the process of forming the reinforcing layer has the advantage of expressing various characteristics as the alloy reinforcing layer is formed.

그리고 종래의 레이저 용융 적층장치는 합금 강화층을 형성하기 위해서는 미리 외부에서 혼합된 분말을 공급하여 제조하는 방식을 사용하는 것이 일반적이다.In the conventional laser melt laminating apparatus, in order to form an alloy reinforcement layer, it is common to use a method of manufacturing by supplying powder mixed in advance.

하지만, 이와 같은 방식은 분말 이송공정 중 비중 차에 의해 각 분말의 분포가 불규칙성을 띄게 되며, 그 결과 최종적으로 형성된 합금 강화층은 그 성능이 일정치 않다는 문제가 있었다.However, this method has an irregular distribution of each powder due to the difference in specific gravity during the powder transfer process, and as a result, the alloy reinforcing layer finally formed has a problem that its performance is not constant.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for a method for solving such problems.

한국공개특허 제10-2015-0063400호Korean Patent Publication No. 10-2015-0063400

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 레이저 적층 공정 시 합금 강화층의 내부 조직이 균일하게 분포될 수 있도록 하여 최종 합금 강화층의 표면을 강화시키고 금속의 특성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, so that the internal structure of the alloy reinforcement layer can be uniformly distributed during the laser lamination process to strengthen the surface of the final alloy reinforcement layer and improve the properties of the metal The purpose is to make it possible.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 분말공급시스템을 포함하는 레이저 적층장치는, 대상모재의 강화영역 측으로 강화용 분말을 공급하는 분말 공급유닛, 기 설정된 이동경로를 따라 이동하며 상기 강화용 분말이 공급된 강화영역에 레이저를 조사하여 상기 대상모재 및 상기 강화용 분말을 용융시킴에 따라 강화층을 형성하는 레이저 조사유닛, 상기 분말 공급유닛에 제공될 강화용 분말이 저장되는 복수 개의 분말 저장유닛 및 상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 상기 분말 공급유닛에 이송될 강화용 분말의 공급비율을 조절하는 제어유닛를 포함한다.Laser laminating apparatus comprising a multi-powder supply system of the present invention for achieving the above object, a powder supply unit for supplying the powder for reinforcement to the reinforcement region side of the target base material, moving along a predetermined movement path and the powder for reinforcement A laser irradiation unit for forming a reinforcing layer as the target base material and the reinforcing powder are melted by irradiating a laser to the supplied reinforcing region, and a plurality of powder storage units storing reinforcing powder to be provided to the powder supply unit. And a control unit for adjusting a supply ratio of the powder for reinforcement to be transferred from the plurality of powder storage units to the powder supply unit.

그리고 상기 분말 저장유닛은 상기 강화용 분말의 수급을 위한 분말수급부를 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 복수 개의 분말 저장유닛에 구비된 분말수급부의 수급량을 제어하는 수급량제어부를 포함할 수 있다.The powder storage unit may include a powder supply unit for supplying the powder for reinforcement, and the control unit may include a supply amount control unit for controlling the supply amount of the powder supply unit provided in the plurality of powder storage units.

또한 상기 분말 저장유닛은 상기 강화용 분말의 배출을 위한 압축가스제공부를 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 복수 개의 분말 저장유닛에 구비된 압축가스제공부의 가스분압을 제어하도록 형성된 가스제어부를 포함할 수 있다.The powder storage unit may include a compressed gas providing unit for discharging the powder for reinforcement, and the control unit may include a gas control unit configured to control gas partial pressures of the compressed gas providing units provided in the plurality of powder storage units. Can be.

그리고 상기 분말 저장유닛 및 상기 분말 공급유닛 사이에 구비되어, 상기 제어유닛에 의해 상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 이송된 강화용 분말을 혼합하는 혼합탱크를 더 포함할 수 있다.And a mixing tank provided between the powder storage unit and the powder supply unit to mix the powder for reinforcement transferred from the plurality of powder storage units by the control unit.

또한 상기 혼합탱크는, 상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 전달된 강화용 분말이 혼합되는 혼합공간이 내부에 형성된 몸체, 상기 몸체 일측에 구비되어 상기 혼합공간과 상기 분말 저장유닛을 서로 연통시키는 유입관 및 상기 몸체 타측에 구비되어 상기 혼합공간과 상기 분말 공급유닛을 서로 연통시키는 배출관을 포함할 수 있다.In addition, the mixing tank, the body is formed in the mixing space is mixed inside the reinforcing powder delivered from the plurality of powder storage unit, the inlet pipe is provided on one side of the body to communicate the mixing space and the powder storage unit with each other; It is provided on the other side of the body may include a discharge pipe for communicating the mixing space and the powder supply unit with each other.

그리고 상기 몸체는, 상기 혼합공간 내의 와류 형성을 통해 유입된 강화용 분말의 혼합을 유도할 수 있다.The body may induce mixing of the powder for reinforcement introduced through vortex formation in the mixing space.

또한 상기 몸체의 내벽에는 나선 형상의 와류형성홈이 형성될 수 있다.In addition, a spiral shape groove having a spiral shape may be formed on an inner wall of the body.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다중 분말공급시스템을 포함하는 레이저 적층장치는 다음과 같은 효과가 있다.Laser lamination apparatus including a multiple powder supply system of the present invention for solving the above problems has the following effects.

첫째, 다중 분말공급시스템을 통해 강화용 분말의 공급량을 의도대로 용이하게 제어할 수 있어 합금 강화층의 내부 조직이 균일하게 분포될 수 있는 장점이 있다.First, it is possible to easily control the supply amount of the reinforcing powder through the multi-powder supply system has the advantage that the internal structure of the alloy reinforcing layer can be uniformly distributed.

둘째, 최종 합금 강화층의 표면 강도가 크게 향상되는 것은 물론 혼합된 금속의 특성을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Second, the surface strength of the final alloy reinforcement layer is greatly improved, as well as the characteristics of the mixed metal can be further improved.

셋째, 기존 방식 대비 분말 혼합비 조절이 간편하다는 장점이 있다.Third, there is an advantage that it is easy to adjust the powder mixing ratio compared to the conventional method.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층장치의 모습을 나타낸 도면;
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크의 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크의 모습을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크의 모습을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크의 모습을 나타낸 도면;
도 8은 종래 기술에 의해 형성된 강화층의 모습을 나타낸 도면; 및
도 9는 본원발명에 의해 형성된 강화층의 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state of a laser lamination apparatus according to a first embodiment of the present invention;
2 and 3 is a view showing the state of the mixing tank in the laser lamination apparatus according to the first embodiment of the present invention;
4 is a view showing a state of a mixing tank in the laser lamination apparatus according to the second embodiment of the present invention;
5 is a view showing a state of a mixing tank in the laser lamination apparatus according to the third embodiment of the present invention;
6 is a view showing a state of a mixing tank in the laser lamination apparatus according to the fourth embodiment of the present invention;
7 is a view showing a state of a mixing tank in the laser lamination apparatus according to the fifth embodiment of the present invention;
8 is a view showing a state of the reinforcement layer formed by the prior art; And
9 is a view showing a state of the reinforcing layer formed by the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of this embodiment, the same name and the same reference numerals are used for the same configuration and additional description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층장치의 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state of a laser lamination apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층장치는 분말 공급유닛(120) 및 레이저 조사유닛(110)을 포함하는 통합모듈(100)과, 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)과, 제어유닛(240, 250)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the laser stacking apparatus according to the first embodiment of the present invention includes an integrated module 100 including a powder supply unit 120 and a laser irradiation unit 110, and a plurality of powder storage units ( 200a and 200b and control units 240 and 250.

상기 통합모듈(100)은 상기 분말 공급유닛(120) 및 상기 레이저 조사유닛(110)이 바디(105)에 연결된 상태로 일체화된 형태를 가지며, 이때 상기 분말 공급유닛(120)은 상기 레이저 조사유닛의 둘레를 감싸도록 구비될 수 있다.The integrated module 100 has a form in which the powder supply unit 120 and the laser irradiation unit 110 are connected to the body 105 in an integrated form, wherein the powder supply unit 120 is the laser irradiation unit. It may be provided to surround the circumference.

상기 분말 공급유닛(120)은 강화 대상이 되는 대상모재의 강화영역 측으로 강화용 분말을 공급하는 구성요소이며, 상기 레이저 조사유닛(110)은 기 설정된 이동경로를 따라 이동하며 상기 강화용 분말이 공급된 강화영역에 레이저를 조사하여 상기 대상모재 및 상기 강화용 분말을 용융시킴에 따라 강화층을 형성하게 된다.The powder supply unit 120 is a component for supplying the powder for reinforcement to the reinforcement region side of the target base material to be strengthened, the laser irradiation unit 110 moves along a predetermined movement path and the powder for reinforcement is supplied. The reinforcement layer is formed by melting the target base material and the reinforcing powder by irradiating a laser to the reinforcement area.

상기 강화영역은 상기 대상모재의 전체 표면 중 강화시키고자 하는 영역을 말하는 것이며, 상기 강화영역은 상기 대상모재의 표면 전체일 수도 있고, 또는 목적에 따라 상기 대상모재의 전체 표면 중 일부 면적이 될 수도 있다.The reinforcement region refers to a region to be strengthened in the entire surface of the target base material, and the reinforcement region may be the entire surface of the target base material, or may be a partial area of the entire surface of the target base material, depending on the purpose. have.

그리고 상기와 같은 과정에서는 상기 대상모재의 강화영역 표면 및 상기 분말 공급유닛에 의해 공급되는 강화용 분말이 레이저에 의해 함께 용융되며, 이후 용융된 멜트 풀(Melt Pool)이 경화됨에 따라 상기 대상모재의 표면에 강화층이 형성된다. 본 발명의 경우, 강화용 분말뿐 아니라 대상모재의 표면이 함께 용융되므로 강화층의 부착력을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In the above process, the surface of the reinforcing region of the target base material and the powder for reinforcement supplied by the powder supply unit are melted together by a laser, and then the melted melt pool is cured. The reinforcement layer is formed on the surface. In the case of the present invention, not only the powder for reinforcing but also the surface of the target base material is melted together, thereby greatly improving the adhesion of the reinforcing layer.

또한 상기 강화용 분말로는 다양한 재료가 사용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 상기 강화용 분말로 고속도 공구강을 사용하는 것으로 하였다. 다만, 이는 하나의 실시예일뿐 상기 강화용 분말로서 다른 재료가 사용될 수도 있음은 물론이다.In addition, a variety of materials may be used as the reinforcing powder, and in the present embodiment, high-speed tool steel is used as the reinforcing powder. However, this is only one embodiment, of course, other materials may be used as the reinforcing powder.

특히 본 발명의 경우, 복수 종류의 강화용 분말을 혼합하여 상기 분말 공급유닛(120)을 통해 강화영역에 공급하게 되며, 이에 따라 본 실시예에서는 상기 분말 공급유닛(120)에 제공될 서로 다른 종류의 강화용 분말이 저장되는 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)이 구비될 수 있다.In particular, in the present invention, a plurality of types of powder for reinforcement are mixed and supplied to the reinforcement region through the powder supply unit 120, and accordingly, in this embodiment, different types to be provided to the powder supply unit 120 are provided. A plurality of powder storage units 200a and 200b for storing the powder for reinforcement may be provided.

구체적으로 본 실시예에서 상기 분말 저장유닛(200a, 200b)은 제1분말 저장유닛(200a) 및 제2분말 저장유닛(200b)을 포함하여 한 쌍이 구비되는 것으로 하였으나, 이는 본 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며 이보다 많은 수가 구비될 수도 있음은 물론이다.Specifically, in the present embodiment, the powder storage units 200a and 200b have a pair including the first powder storage unit 200a and the second powder storage unit 200b, but this is limited by the present embodiment. Of course, a larger number may be provided.

또한 상기 복수의 분말 저장유닛(200a, 200b)에는 각각 이종의 금속 성분을 가지는 강화용 분말이 저장될 수도 있으나, 동종의 금속 성분이라 하더라도 세부적인 기준에 의해 분류될 수 있는 강화용 분말이 저장될 수도 있음은 물론이다.In addition, the plurality of powder storage units 200a and 200b may store reinforcing powders having heterogeneous metal components, respectively, but reinforcing powders that may be classified according to detailed criteria may be stored in the same kind of metal components. Of course you can.

본 실시예에서 상기 제1분말 저장유닛(200a) 및 상기 제2분말 저장유닛(200b)은 상기 강화용 분말의 수급을 위해 강화용 분말을 저장하는 공간이 형성된 분말수급부(210a, 210b)와, 상기 강화용 분말을 압축가스를 이용하여 외부로 배출시키기 위한 압축가스제공부(220a, 220b)를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the first powder storage unit 200a and the second powder storage unit 200b may include powder supply parts 210a and 210b having a space for storing the powder for reinforcement for supply of the powder for reinforcement. It may include a compressed gas providing unit (220a, 220b) for discharging the reinforcing powder to the outside using a compressed gas.

즉 상기 분말수급부(210a, 210b)에 저장된 강화용 분말은 상기 압축가스제공부(220a, 220b)에 의해 상기 분말 공급유닛(120) 측으로 전달된다.That is, the powder for reinforcement stored in the powder supply parts 210a and 210b is delivered to the powder supply unit 120 by the compressed gas providing parts 220a and 220b.

상기 제어유닛(240, 250)은 상기 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)으로부터 상기 분말 공급유닛(120)에 이송될 강화용 분말의 공급비율을 조절하는 역할을 수행한다.The control units 240 and 250 serve to adjust the supply ratio of the powder for reinforcement to be transferred to the powder supply unit 120 from the plurality of powder storage units 200a and 200b.

본 실시예의 경우 상기 제어유닛(240, 250)은 상기 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)에 구비된 분말수급부(210a, 210b)의 수급량을 제어하는 수급량제어부(240)와, 상기 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)에 구비된 압축가스제공부(220a, 220b)의 가스분압을 제어하도록 형성된 가스제어부(250)를 포함한다.In the present embodiment, the control unit 240, 250 is a supply amount control unit 240 for controlling the supply amount of the powder supply unit (210a, 210b) provided in the plurality of powder storage units (200a, 200b), and the plurality of It includes a gas control unit 250 formed to control the gas partial pressure of the compressed gas providing unit (220a, 220b) provided in the powder storage unit (200a, 200b).

상기 수급량제어부(240)는 상기 분말수급부(210a, 210b)에 공급되는 강화용 분말의 수급량을 제어함에 따라 상기 제1분말 저장유닛(200a) 및 상기 제2분말 저장유닛(200b)으로부터 배출되는 강화용 분말의 혼합량을 조절할 수 있도록 할 수 있다.The supply amount control unit 240 is discharged from the first powder storage unit 200a and the second powder storage unit 200b by controlling the supply amount of the powder for reinforcement supplied to the powder supply unit 210a, 210b. It is possible to adjust the amount of the powder for reinforcement.

그리고 상기 가스제어부(250)는 압축가스제공부(220a, 220b)의 가스분압을 제어함에 따라 상기 분말수급부(210a, 210b)로부터 상기 분말 공급유닛(120) 측으로 배출되는 강화용 분말의 혼합량을 조절할 수 있도록 할 수 있다.In addition, the gas control unit 250 controls the gas partial pressure of the compressed gas providing units 220a and 220b to adjust the mixed amount of the powder for reinforcement discharged from the powder supply units 210a and 210b to the powder supply unit 120. Can be adjusted.

즉 본 실시예의 제어유닛(240, 250)은 상기와 같이 상기 수급량제어부(240) 및 상기 가스제어부(250) 중 적어도 어느 하나를 통해 강화용 분말의 혼합량을 용이하게 제어할 수 있게 된다.That is, the control units 240 and 250 of the present embodiment can easily control the mixing amount of the powder for reinforcement through at least one of the supply and demand control unit 240 and the gas control unit 250 as described above.

한편 본 실시예의 경우, 상기 분말 저장유닛(200a, 200b) 및 상기 분말 공급유닛(120) 사이에 구비되어, 상기 제어유닛(240, 250)에 의해 상기 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)으로부터 이송된 강화용 분말을 혼합하는 혼합탱크(300)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, provided between the powder storage unit (200a, 200b) and the powder supply unit 120, by the control unit 240, 250 from the plurality of powder storage unit (200a, 200b) It may further include a mixing tank 300 for mixing the transferred reinforcing powder.

상기 혼합탱크(300)는 복수 개의 분말 저장유닛(200a, 200b)으로부터 배출된 이종의 강화용 분말이 상기 분말 공급유닛(120)으로 전달되기 이전 단계에서 서로 균일하게 혼합될 수 있도록 하기 위한 것이다.The mixing tank 300 is to allow the different types of powder for reinforcement discharged from the plurality of powder storage units 200a and 200b to be uniformly mixed with each other in a step before being delivered to the powder supply unit 120.

도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크(300)의 모습을 나타낸 도면이다.2 and 3 is a view showing a state of the mixing tank 300 in the laser lamination apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 혼합탱크(300)는 상기 복수 개의 분말 저장유닛(110a, 110b)으로부터 전달된 강화용 분말이 혼합되는 혼합공간(S)이 내부에 형성된 몸체(310)와, 상기 몸체(310) 일측에 구비되어 상기 혼합공간(S)과 상기 분말 저장유닛(110a, 110b)을 서로 연통시키는 유입관(320a, 320b)과, 상기 몸체(310) 타측에 구비되어 상기 혼합공간(S)과 상기 분말 공급유닛(120)을 서로 연통시키는 배출관(330a, 330b)을 포함한다.As shown in Figure 2 and 3, the mixing tank 300 is a body 310 formed therein a mixing space (S) is mixed with the reinforcing powder delivered from the plurality of powder storage units (110a, 110b) And an inlet pipe 320a and 320b provided at one side of the body 310 to communicate the mixing space S and the powder storage units 110a and 110b with each other, and the other side of the body 310. It includes a discharge pipe (330a, 330b) for communicating the mixing space (S) and the powder supply unit 120 with each other.

본 실시예에서 상기 몸체(310)는 전체적으로 원통형으로 형성되며, 상기 혼합공간(S) 내에 와류를 형성시켜 상기 혼합공간(S) 내측으로 유입된 강화용 분말을 보다 원활하게 혼합할 수 있도록 한다.In this embodiment, the body 310 is formed in a cylindrical shape as a whole, it is possible to more smoothly mix the reinforcing powder introduced into the mixing space (S) by forming a vortex in the mixing space (S).

그리고 상기 유입관(320a, 320b)은 한 쌍이 형성되어 각각 제1분말 저장유닛(110a)의 제1배출구(230a) 및 제2분말 저장유닛(110b)의 제2배출구(230b)와 연결될 수 있으며, 마찬가지로 상기 배출관(330a, 330b) 역시 한 상이 형성되어 각각 상기 통합모듈(100)에 형성된 제1유입구(130a) 및 제2유입구(130b)와 연결될 수 있다.And the inlet pipe (320a, 320b) is formed in a pair may be connected to the first outlet 230a of the first powder storage unit 110a and the second outlet 230b of the second powder storage unit 110b, respectively. Likewise, the discharge pipes 330a and 330b may also be connected to the first inlet 130a and the second inlet 130b formed in the integrated module 100, respectively.

특히 본 실시예의 경우 상기 한 쌍의 유입관(320a, 320b)은 상기 강화용 분말이 상기 혼합공간(S) 측으로 유입되는 과정에서 상기 몸체(310)의 내벽면에 대해 경사진 방향으로 토출되도록 할 수 있으며, 이에 따라 상기 혼합공간(S) 내에 와류를 형성시킬 수 있게 된다.In particular, in the present embodiment, the pair of inflow pipes 320a and 320b may be discharged in an inclined direction with respect to the inner wall surface of the body 310 in the process of introducing the reinforcing powder into the mixing space S side. In this way, it is possible to form a vortex in the mixing space (S).

이상과 같이 본 발명은 상기와 같은 각 구성요소들을 포함하는 다중 분말공급시스템을 통해 강화용 분말의 공급량을 의도대로 용이하게 제어할 수 있으며, 이에 따라 합금 강화층의 내부 조직이 균일하게 분포될 수 있는 것은 물론, 최종 합금 강화층의 표면 강도가 크게 향상되고 혼합된 금속의 특성이 보다 향상될 수 있다.As described above, the present invention can easily control the supply amount of the reinforcing powder through the multiple powder supply system including each component as described above, and thus the internal structure of the alloy reinforcing layer may be uniformly distributed. Of course, the surface strength of the final alloy reinforcement layer can be greatly improved and the properties of the mixed metal can be further improved.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크(300)의 모습을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a state of the mixing tank 300 in the laser lamination apparatus according to the second embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 상기 혼합탱크(300)의 상기 몸체(310) 내벽에 나선 형상의 와류형성홈(340)이 더 형성된다.In the second embodiment of the present invention shown in Figure 4, the spiral forming groove 340 is further formed on the inner wall of the body 310 of the mixing tank 300.

이와 같은 형상에 의해 상기 몸체(310)의 혼합공간(S) 내에서는 보다 강한 와류가 발생하게 되며, 상기 혼합공간(S) 내측으로 유입된 이종의 강화용 분말은 보다 원활히 혼합될 수 있게 된다.By such a shape, a stronger vortex is generated in the mixing space S of the body 310, and the heterogeneous reinforcing powder introduced into the mixing space S can be mixed more smoothly.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크(300)의 횡단면 모습을 나타낸 도면이다.5 is a cross-sectional view of the mixing tank 300 in the laser lamination apparatus according to the third embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 상기 혼합탱크(300)의 상기 몸체(310) 내벽에는 한 쌍의 유입관(320a, 320b)에 의해 강화용 분말이 토출되어 부딪히는 지점에 함몰홈(350)이 형성된 형태를 가진다.In the third embodiment of the present invention shown in Figure 5, the inner wall of the body 310 of the mixing tank 300 is recessed at the point where the reinforcing powder is discharged and hit by a pair of inlet pipe (320a, 320b) The groove 350 is formed.

특히 본 실시예에서 상기 함몰홈(350)은 가장 깊이 함몰된 지점을 기준으로 양측의 곡률이 다르게 형성되며, 이에 따라 상기 함몰홈(350)에 부딪힌 강화용 분말은 상대적으로 곡률이 낮은 경사면을 따라 측 방향으로 유동될 수 있다.In particular, in the present embodiment, the recessed groove 350 has different curvatures on both sides of the recessed deepest point, and thus, the powder for reinforcement hitting the recessed groove 350 has a relatively low curvature along the inclined surface. It can flow laterally.

즉 본 실시예 역시 상기 함몰홈(35)에 의해 상기 몸체(310)의 혼합공간(S) 내에서는 보다 강한 와류를 발생시킬 수 있게 된다.That is, the present embodiment can also generate a stronger vortex in the mixing space (S) of the body 310 by the recessed groove (35).

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크(300)의 모습을 나타낸 도면이다.6 is a view showing a state of the mixing tank 300 in the laser lamination apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 본 발명의 제4실시예의 경우, 상기 혼합탱크(300)의 상기 몸체(310) 내벽에 나선 형상의 와류형성홈(340)이 형성되며, 또한 상기 혼합공간(S)의 중심부에 기둥부(360)가 형성된 형태를 가진다.In the fourth embodiment of the present invention shown in Figure 6, the spiral forming groove 340 is formed on the inner wall of the body 310 of the mixing tank 300, and also the center of the mixing space (S) The pillar portion 360 has a form formed.

상기 기둥부(360)는 상기 혼합공간(S)의 중심 영역을 점유하도록 배치되어, 상기 몸체(310)의 외곽부에서 강화용 분말의 혼합이 집중적으로 이루어지도록 하는 역할을 수행한다.The pillar portion 360 is disposed to occupy the central region of the mixing space S, and serves to concentrate the mixing of the reinforcing powder in the outer portion of the body 310.

즉 상기 기둥부(360)는 상기 혼합공간(S) 내에서 외곽부에 비해 와류의 강도가 상대적으로 떨어지는 중앙부로 강화용 분말이 이동되지 않도록 하여 혼합 효과를 보다 증대시킬 수 있다.That is, the pillar portion 360 may further enhance the mixing effect by preventing the reinforcing powder from being moved to the center portion where the strength of the vortex is relatively lower than the outer portion in the mixing space S.

또한 상기 기둥부(360)의 외주면에는, 나선 형상의 보조와류형성홈(362)이 더 형성되어 상기 와류형성홈(340)과 함께 보다 원활하게 와류가 형성되도록 할 수 있다.In addition, a spiral auxiliary vortex forming groove 362 may be further formed on the outer circumferential surface of the pillar part 360 so that the vortex may be more smoothly formed together with the vortex forming groove 340.

그리고 본 실시예의 경우 상기 기둥부(360)는 상기 혼합탱크(300)의 일측에서 타측으로 갈수록 단면적이 점차 증가하는 형태를 가지며, 이에 따라 상기 혼합공간(S)의 부피는 일측에서 타측으로 갈수록 점차 줄어들게 된다. 이와 같이 하는 이유는 상기 혼합탱크(300)의 타측에서 기류의 흐름을 보다 빠르게 하여 강화용 분말의 집중적인 혼합이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.In the present embodiment, the pillar portion 360 has a form in which the cross-sectional area gradually increases from one side of the mixing tank 300 to the other side, and thus the volume of the mixing space S gradually increases from one side to the other side. Will be reduced. The reason for doing this is to allow the intensive mixing of the reinforcing powder by making the flow of air flow faster on the other side of the mixing tank 300.

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 레이저 적층장치에 있어서, 혼합탱크(300)의 모습을 나타낸 도면이다.7 is a view showing a state of the mixing tank 300 in the laser lamination apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 본 발명의 제5실시예의 경우, 전술한 제4실시예와 마찬가지로 상기 혼합탱크(300)의 상기 몸체(310) 내벽에 나선 형상의 와류형성홈(340)이 형성되며, 또한 상기 혼합공간(S)의 중심부에 기둥부(360)가 형성된 형태를 가진다.In the fifth embodiment of the present invention shown in Figure 7, the spiral forming groove 340 is formed on the inner wall of the body 310 of the mixing tank 300, as in the fourth embodiment described above, The pillar portion 360 has a form in the center of the mixing space (S).

다만, 본 실시예의 경우 상기 기둥부(360) 내측에 공기유동홀(270)이 형성된다는 점이 제4실시예와 다르다.However, the present embodiment is different from the fourth embodiment in that an air flow hole 270 is formed inside the pillar part 360.

상기 공기유동홀(270)은 상기 기둥부(360) 내측에 형성되어 압축공기를 상기 혼합공간(S) 측으로 분사하는 역할을 수행하며, 본 실시예의 경우 상기 공기유동홀(270)은 상기 기둥부(260)의 길이 방향을 따라 길게 형성된 메인유동부(370a) 및 상기 기둥부(260)의 수평 방향으로 형성되어 상기 혼합공간(S)과 연통되는 복수 개의 서브유동부(370b)를 포함한다.The air flow hole 270 is formed inside the pillar portion 360 to inject compressed air into the mixing space S side. In the present embodiment, the air flow hole 270 is the pillar portion. It includes a main flow portion 370a formed in the longitudinal direction of the (260) and a plurality of sub-flow portion (370b) formed in the horizontal direction of the column portion 260 and communicates with the mixing space (S).

그리고 상기 공기유동홀(270)은 별도의 컴프레서(380)와 연결될 수 있으며, 이에 따라 상기 컴프레서(380)로부터 분사된 압축공기는 메인유동부(370a)를 거쳐 각 서브유동부(370b)로 분출됨에 따라 상기 혼합공간(S)에서의 강화용 분말 혼합 효율을 극대화할 수 있게 된다.In addition, the air flow hole 270 may be connected to a separate compressor 380. Accordingly, the compressed air injected from the compressor 380 is ejected to each sub-flow part 370b through the main flow part 370a. As it becomes possible to maximize the powder mixing efficiency for the reinforcement in the mixing space (S).

이상으로 본 발명의 다양한 실시예에 대해 설명하였다.The various embodiments of the present invention have been described above.

한편 도 8은 종래 기술에 의해 형성된 강화층의 모습을 나타낸 도면이며, 도 9는 본원발명에 의해 형성된 강화층의 모습을 나타낸 도면이다.8 is a view showing a state of the reinforcement layer formed by the prior art, Figure 9 is a view showing a state of the reinforcement layer formed by the present invention.

도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 종래 기술에 의해 형성된 강화층의 경우 내부 조직분포가 분균일하게 형성된 것을 확인할 수 있으며, 이에 비해 도 9에 도시된 본원발명에 의해 형성된 강화층은 입자가 보다 조밀하여 조직분포가 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다.8 and 9, in the case of the reinforcement layer formed by the prior art illustrated in FIG. 8, it can be seen that the internal tissue distribution is uniformly formed. In contrast, the reinforcement layer formed by the present invention illustrated in FIG. 9. It can be seen that the silver particles are more dense and the tissue distribution is uniformly formed.

따라서 본원발명의 경우, 최종 합금 강화층의 표면 강도가 크게 향상되는 것은 물론 혼합된 금속의 특성을 보다 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.Therefore, in the present invention, the surface strength of the final alloy reinforcement layer is greatly improved as well as has the advantage of further improving the properties of the mixed metal.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, a preferred embodiment according to the present invention has been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms in addition to the above-described embodiments without departing from the spirit or scope thereof has ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments should be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus, the present invention is not limited to the above description and may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 통합모듈
105: 바디
110: 레이저 조사유닛
120: 분말 공급유닛
200a, 200b: 분말 저장유닛
240: 250: 제어유닛
300: 혼합탱크
310: 몸체
S: 혼합공간100: integrated module
105: body
110: laser irradiation unit
120: powder supply unit
200a, 200b: powder storage unit
240: 250: control unit
300: mixing tank
310: body
S: mixed space

Claims (7)

대상모재의 강화영역 측으로 강화용 분말을 공급하는 분말 공급유닛;
기 설정된 이동경로를 따라 이동하며 상기 강화용 분말이 공급된 강화영역에 레이저를 조사하여 상기 대상모재 및 상기 강화용 분말을 용융시킴에 따라 강화층을 형성하는 레이저 조사유닛;
상기 분말 공급유닛에 제공될 강화용 분말이 저장되는 복수 개의 분말 저장유닛;
상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 상기 분말 공급유닛에 이송될 강화용 분말의 공급비율을 조절하는 제어유닛; 및
상기 분말 저장유닛 및 상기 분말 공급유닛 사이에 구비되어, 상기 제어유닛에 의해 상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 이송된 강화용 분말을 혼합하는 혼합탱크;
를 포함하고,
상기 혼합탱크는,
상기 복수 개의 분말 저장유닛으로부터 전달된 강화용 분말이 혼합되는 혼합공간이 내부에 형성된 몸체;
상기 몸체 일측에 구비되어 상기 혼합공간과 상기 분말 저장유닛을 서로 연통시키도록 구비되어, 상기 몸체의 내벽면에 대해 경사진 방향으로 강화용 분말을 토출하는 한 쌍의 유입관;
상기 몸체 타측에 구비되어 상기 혼합공간과 상기 분말 공급유닛을 서로 연통시키는 한 쌍의 배출관; 및
상기 한 쌍의 유입관에 의해 토출된 강화용 분말이 상기 몸체 내벽에 부딪히는 지점에 함몰 형성되되, 가장 깊이 함몰된 지점을 기준으로 양측의 곡률이 다르게 형성되어 상기 몸체 내벽에 부딪힌 강화용 분말이 상대적으로 곡률이 낮은 경사면을 따라 측 방향으로 유동되도록 하는 함몰홈;
을 포함하여,
상기 혼합공간 내의 와류 형성을 통해 유입된 강화용 분말의 혼합을 유도하는 레이저 적층장치.A powder supply unit for supplying powder for reinforcement to the reinforcement region side of the target base material;
A laser irradiation unit which moves along a predetermined movement path and forms a reinforcing layer by melting the target base material and the reinforcing powder by irradiating a laser to the reinforcing area supplied with the reinforcing powder;
A plurality of powder storage units storing powder for reinforcement to be provided to the powder supply unit;
A control unit for adjusting a supply ratio of powder for reinforcement to be transferred from the plurality of powder storage units to the powder supply unit; And
A mixing tank provided between the powder storage unit and the powder supply unit to mix the powder for reinforcement transferred from the plurality of powder storage units by the control unit;
Including,
The mixing tank,
A body having a mixing space therein in which the powder for reinforcement delivered from the plurality of powder storage units is mixed;
A pair of inlet pipes provided at one side of the body to communicate the mixing space and the powder storage unit with each other, and for discharging the reinforcing powder in an inclined direction with respect to the inner wall surface of the body;
A pair of discharge pipes provided at the other side of the body to communicate the mixing space and the powder supply unit with each other; And
The reinforcing powder discharged by the pair of inflow pipes is formed at a point where the inner wall of the body hits the depression, but the curvature of both sides is formed differently based on the point where the deepest depression is deep so that the reinforcing powder hit the inner wall of the body is relatively Recessed groove to flow in the lateral direction along the inclined surface with a low curvature;
Including,
Laser lamination apparatus for inducing the mixing of the powder for reinforcement introduced through the vortex formation in the mixing space. 제1항에 있어서,
상기 분말 저장유닛은 상기 강화용 분말의 수급을 위한 분말수급부를 포함하고,
상기 제어유닛은,
상기 복수 개의 분말 저장유닛에 구비된 분말수급부의 수급량을 제어하는 수급량제어부를 포함하는 레이저 적층장치.The method of claim 1,
The powder storage unit includes a powder supply unit for supplying the powder for reinforcement,
The control unit,
Laser lamination apparatus including a supply amount control unit for controlling the supply amount of the powder supply unit provided in the plurality of powder storage unit. 제1항에 있어서,
상기 분말 저장유닛은 상기 강화용 분말의 배출을 위한 압축가스제공부를 포함하고,
상기 제어유닛은,
상기 복수 개의 분말 저장유닛에 구비된 압축가스제공부의 가스분압을 제어하도록 형성된 가스제어부를 포함하는 레이저 적층장치.The method of claim 1,
The powder storage unit includes a compressed gas providing unit for discharging the powder for reinforcement,
The control unit,
And a gas controller configured to control a gas partial pressure of the compressed gas providing unit provided in the plurality of powder storage units. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 몸체의 내벽에는 나선 형상의 와류형성홈이 형성된 레이저 적층장치.The method of claim 1,
Laser laminating apparatus is formed on the inner wall of the spiral spiral forming groove.
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