Faktory ovplyvňujúce laserovú absorbanciu medeného prášku.
1.Vplyv veľkosti častíc
Odraz troch rôznych distribúcií veľkosti častíc čistého medeného prášku pre rôzne lasery je znázornený na obrázku nižšie, ktorý ukazuje, že odrazivosť medeného prášku pre laser sa zvyšuje s vlnovou dĺžkou, najmä v pásme vlnových dĺžok nad 550 nm, odrazivosť medeného prášku pre laser rýchlo stúpa, čo je hlavný dôvod, prečo je ťažšie tvarovať medené časti pomocou SLM napriek dobrej termogenicite 1046nm IR laseru. Absorpcia laseru s vlnovou dĺžkou 1064nm bola 21,8 percent pre čistý medený prášok v rozsahu {{5 }} µm, 22 percent v rozsahu 15-53 µm a 39,4 percenta v rozsahu 5-35 µm.
Obr Odrazivosť prášku čistej medi s tromi distribúciami veľkosti častíc pre rôzne vlnové dĺžky lasera a odrazivosť lasera pri 1064nm Obr.
Rýchlosť absorpcie kovového prášku laserom je ovplyvnená rôznymi faktormi, okrem povahy samotného práškového materiálu, ale aj farbou prášku, teplotou, kvalitou povrchu častíc, uhlom dopadu lasera a ďalšími faktormi. Zmeny veľkosti častíc spôsobené farbou medeného prášku a laserovým odrazom medzi časticami prášku sa zmenili, čím menšie sú častice prášku, tým tmavšia farba prášku, čím menšia je veľkosť častíc prášku v určitom rozsahu, tým vyššia je rýchlosť absorpcie vlnovej dĺžky 1064 nm laser. Čím menšia je veľkosť častíc kovového prášku, tým viackrát sa laser odrazí medzi práškom, čím sa nepriamo zvýši rýchlosť absorpcie prášku do lasera.
2. Vplyv legovania
Testovala sa laserová odrazivosť prášku Cu{{0}},8 % hmotn. Cr a porovnávala sa s laserovou absorpciou čistého medeného prášku. Laserová odrazivosť Cu-0,8 % hmotn. prášku Cr pri 1064 nm bola 69,5 percenta, čo bolo nižšie ako laserová odrazivosť čistého medeného prášku s rovnakou distribúciou veľkosti častíc, ale stále vyššia ako laserová odrazivosť { {7}}um čistý medený prášok, ako je znázornené na obrázku nižšie. Experimentálne sa ukázalo, že Cr má vyššiu hodnotu absorpcie svetla v porovnaní s Cu a tuhý roztok Cr prvku v skreslení Cu mriežky tiež ovplyvňuje rýchlosť absorpcie lasera, takže v rovnakom rozsahu veľkosti častíc 15-53 um, po pridaní 0,8 % hmotn. prvku Cr je miera absorpcie laserom Cu-0,8 % hmotn. miera absorpcie lasera 30,5 percenta pri 1064 nm, zatiaľ čo hodnota je 22 percent pre prášok 15-53um čistej medi.
Laserová odrazivosť Cu-0,8 % hmotn. Cr pri rôznych vlnových dĺžkach a absorpcia lasera pri 1064 nm
3. Vplyv povrchovej úpravy
Nano TiC je čierny viskózny prášok s malou veľkosťou častíc, veľkým špecifickým povrchom a vysokou povrchovou aktivitou, ktorý sa zvyčajne pridáva do kovovej matrice ako zlepšujúca fáza na zlepšenie vlastností materiálu. Miera absorpcie lasera pri 1064 nm je stále až 96,7 percenta. Rýchlosť laserovej absorpcie medi a prášku zliatin medi sa zlepší povrchovou úpravou nano-TiC.
Odrazivosť nano-TiC na rôzne vlnové dĺžky lasera a pri 1064 nm
Nano-TiC bol nanesený na povrch medeného prášku guľovým mletím a 0.05 percent, 0,1 percenta, 0,2 percenta, { {9}}.3 percent , 0,4 percenta hmotnostnej frakcie nano-TiC sa pridalo k trom druhom čistého medeného prášku s distribúciou veľkosti častíc a laserová odrazivosť každého prášku bola testovaná spektrofotometrom UV-3600plus UV. Z obrázku nižšie je vidieť, že pridanie nano-TiC výrazne znižuje laserovú odrazivosť čistého medeného prášku a laserová odrazivosť sa zmenšuje a zmenšuje so zvyšujúcim sa obsahom nano-TiC v pravidelnom poklese gradientu. Nano-veľkosť TiC je rovnomerne potiahnutá na povrchu medeného prášku guľovým frézovaním, čím sa prekryje pôvodný kovový lesk medeného prášku a spolu s vysokou mierou absorpcie lasera samotným nano-TiC výrazne znižuje laserovú odrazivosť medený prášok.
Odrazivosť troch práškov čistej medi s rôznymi hmotnostnými frakciami nano-TiC pridaných k rôznym vlnovým dĺžkam laserového svetla. (a:5-35um, b:{2}}um, c:40-160um)
4. Vplyv legovania a povrchovej úpravy
Laserová odrazivosť Cu{{0}},8% hmotn. Cr prášku s rôznym hmotnostným podielom nano-TiC pridaného pri rôznych vlnových dĺžkach je uvedená nižšie. Keď sú vlnové dĺžky rovnaké, laserová odrazivosť medeného prášku klesá so zvyšujúcim sa hmotnostným podielom pridaného nano-TiC a laserová absorpcia prášku je 67,3 percenta, keď hmotnostný podiel pridaného nano-TiC je 0,4 hmotnostného percenta. Výsledkom testu je, že legovanie povrchu plus modifikácia povrchu môže stále účinne znížiť rýchlosť laserovej absorpcie prášku, čo tiež poskytuje nápad na zlepšenie rýchlosti laserovej absorpcie prášku zliatiny.
Odrazivosť Cu-0,8 % hmotn. prášku Cr s rôznymi hmotnostnými frakciami TiC pridanými k rôznym vlnovým dĺžkam laserového svetla
5. Oxidačná liečba
Laserová odrazivosť troch práškov čistej medi a práškov Cu-0,8 hm. percent zliatiny Cr sa zahriala na 50 stupňov , 150 stupňov , 250 stupňov , 350 stupňov a udržiavala sa 5 minút v korundovom tégliku a testovala sa pri izbovej teplote (RT ) a po oxidačnom spracovaní atď. Odrazivosť lasera je uvedená nižšie. Laserová absorbancia troch práškov čistej medi pri podmienkach 50 stupňov a 150 stupňov a držaní po dobu 5 minút má malú zmenu v porovnaní s laserovou absorbanciou neoxidovaného prášku. Keď sa teplota zvýšila na 250 stupňov a udržiavala sa 5 minút, laserová odrazivosť prášku sa výrazne znížila a dosiahla maximálnu hodnotu pri 350 stupňoch a udržala sa 5 minút. Miery laserovej absorpcie troch práškov čistej medi boli 61,7 percenta, 68,3 percenta a 64,8 percenta pre 5-35um, 15-53um a 40-160um pri 350 stupňoch a udržiavali sa 5 minút, v uvedenom poradí . Miera absorpcie lasera Cu-0,8% hmotnostných práškov Cr vzrástla z 30,5 percenta na 41,2 percenta a 42,3 percenta po oxidácii pri 50 stupňoch a 150 stupňoch a zvýšila sa na 76,9 percenta a 77,4 percenta po oxidácii pri 250 stupňoch a 350 stupňov v porovnaní s čistým medeným práškom s rovnakou distribúciou veľkosti častíc.
Odraz lasera pri rôznych vlnových dĺžkach pre rôzne prášky udržiavané pri 50 stupňoch , 150 stupňoch , 250 stupňoch a 350 stupňoch počas 5 minút (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0,8 % hm. Cr)
Záver
Existuje mnoho prístupov na zlepšenie rýchlosti laserovej absorpcie kovového prášku, ale na základe zlepšenia rýchlosti laserovej absorpcie prášku je potrebné overiť, či môže zabezpečiť kvalitu tvarovaných častí. Napríklad, čím menšia je veľkosť častíc prášku, tým vyššia je rýchlosť absorpcie lasera, ale to neznamená, že čím menšia je veľkosť častíc kovového prášku, tým lepšie, pretože vybrané laserové taviace zariadenie má určitú hrúbku prášku na kladenie, veľkosť častíc prášku menšia ako minimálna hrúbka zariadenia nebude schopná správne položiť prášok, takže vhodná veľkosť častíc sa nemôže pozerať len na rýchlosť absorpcie lasera; Pre metódy legovania a povrchovej úpravy majú existujúce zliatiny medi vyzreté systémy a vplyv pridania stopových prvkov na kvalitu tvarovaných dielov si vyžaduje experimentálne overenie. Metóda povrchovej oxidácie účinne znižuje odrazivosť medeného prášku voči laseru, ale v prípade prášku na výrobu kovových prísad platí, že čím nižší je obsah kyslíka v prášku, tým menšia je povrchová aktivita, tým lepší je účinok tavenia a tým vyššia je hustota tvarovania, hoci zvýšenie obsahu kyslíka spôsobuje zníženie odrazivosti lasera v prášku, ale obsah kyslíka v prášku by sa mal kontrolovať v rozumnom rozsahu.
Bibliografia: "Štúdia o rýchlosti absorpcie medi a prášku z medi a jeho vybranej oblasti laserového tavenia a formovania laserom", Shen Jibiao, Kunming University of Science and Technology
Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o MRJ-Laser, navštívte:
Laserový čistiaci stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Laserový značkovací stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserový zvárací stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
