Dejavniki, ki vplivajo na lasersko absorbanco bakrovega prahu.
1. Vpliv velikosti delcev
Odbojnost treh različnih porazdelitev velikosti delcev čistega bakrovega prahu za različne laserje je prikazana na spodnji sliki, ki kaže, da se odbojnost bakrovega prahu za laser povečuje z valovno dolžino, zlasti v pasu valovnih dolžin nad 550 nm, odbojnost bakrenega prahu za laser hitro narašča, kar je glavni razlog, zakaj je težje oblikovati bakrene dele s SLM kljub dobri termogenosti 1046nm IR laserja. Absorpcija laserja z valovno dolžino 1064nm je bila 21,8 odstotka za čisti bakrov prah v območju {{5 }} µm, 22 odstotkov v območju 15-53 µm in 39,4 odstotka v območju 5-35 µm.
Slika. Odboj čistega bakrovega prahu s tremi porazdelitvami velikosti delcev za različne valovne dolžine laserja in laserski odboj pri 1064 nm
Na stopnjo laserske absorpcije kovinskega prahu vplivajo različni dejavniki, poleg narave samega praškastega materiala pa tudi barva prahu, temperatura, kakovost površine delcev, vpadni kot laserja in drugi dejavniki. Spremembe velikosti delcev, ki jih povzročata barva bakrenega prahu in laserski odboj med delci prahu, so se spremenile, manjši kot so delci prahu, temnejša je barva prahu, manjša kot je velikost delcev prahu v določenem območju, višja je stopnja absorpcije valovne dolžine 1064 nm. laser. Manjša kot je velikost delcev kovinskega prahu, večkrat se bo laser odbil od prahu, kar bo posredno povečalo stopnjo absorpcije prahu v laserju.
2. Učinek legiranja
Laserski odboj prahu Cu{{0}}.8 masnih odstotkov Cr je bil testiran in primerjan z lasersko absorpcijo čistega bakrovega prahu. Laserska odbojnost prahu Cu-0.8 masnih odstotkov Cr pri 1064 nm je bila 69,5 odstotka, kar je bilo nižje od laserske odbojnosti čistega bakrovega prahu z enako porazdelitvijo velikosti delcev, vendar še vedno višje od laserske odbojnosti { {7}}um čisti bakrov prah, kot je prikazano na spodnji sliki. Eksperimentalno je bilo dokazano, da ima Cr višjo vrednost absorpcije svetlobe v primerjavi s Cu, trdna raztopina elementa Cr v popačenju mreže Cu pa vpliva tudi na hitrost absorpcije laserja, tako da v istem območju velikosti delcev 15-53um, zaradi dodatku 0,8 masnega odstotka elementa Cr je stopnja laserske absorpcije praška Cu-0.8 masnega odstotka Cr večja kot pri čistem prahu Cu pri 1064 nm, prašek Cu -0.8 masnega odstotka Cr ima stopnja laserske absorpcije 30,5 odstotka pri 1064 nm, medtem ko je vrednost za 15-53um čisti bakrov prah 22 odstotkov.
Laserski odboj Cu-0.8 masnih odstotkov Cr pri različnih valovnih dolžinah in laserska absorpcija pri 1064 nm
3. Učinek modifikacije površine
Nano TiC je črn viskozen prah z majhno velikostjo delcev, veliko specifično površino in visoko površinsko aktivnostjo, ki se običajno doda kovinski matrici kot faza za izboljšanje lastnosti materiala. Stopnja laserske absorpcije pri 1064 nm je še vedno kar 96,7-odstotna. Hitrost laserske absorpcije bakra in prahu bakrovih zlitin bo izboljšana s površinsko modifikacijo nano-TiC.
Odbojnost nano-TiC na različne valovne dolžine laserja in pri 1064 nm
Nano-TiC je bil prevlečen na površino bakrovega prahu s krogličnim mletjem in 0.05 odstotkov, 0.1 odstotkov, 0.2 odstotkov, { {9}}.3 odstotkov, 0,4 odstotka masnega deleža nano-TiC smo dodali trem vrstam čistega bakrovega prahu z porazdelitvijo velikosti delcev in laserski odboj vsakega prahu smo testirali z UV-3600Plus UV spektrofotometrom. Iz spodnje slike je razvidno, da dodatek nano-TiC bistveno zmanjša lasersko odbojnost čistega bakrovega prahu, laserska odbojnost pa postaja manjša in manjša z naraščajočo vsebnostjo nano-TiC v rednem zmanjševanju gradienta. TiC nano velikosti je enakomerno prevlečen na površini bakrovega prahu s krogličnim rezkanjem, ki prekrije prvotni kovinski lesk bakrovega prahu in skupaj z visoko stopnjo absorpcije laserja samega nano-TiC znatno zmanjša lasersko odbojnost bakrov prah.
Odboj treh čistih bakrovih praškov z različnimi masnimi deleži nano-TiC, dodanih različnim valovnih dolžinam laserske svetlobe. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Učinek legiranja in modifikacije površine
Spodaj je prikazana laserska odbojnost praška Cu{{0}}.8 masnih odstotkov Cr z različnimi masnimi deleži nano-TiC, dodanega pri različnih valovnih dolžinah. Ko sta valovni dolžini enaki, se laserski odboj bakrovega prahu zmanjša, ko se poveča masni delež dodanega nano-TiC, laserska absorpcija prahu pa je 67,3 odstotka, ko je masni delež dodanega nano-TiC 0,4 masnega odstotka. Rezultat preskusa, da površinsko legiranje in modifikacija površine lahko še vedno učinkovito zmanjša stopnjo laserske absorpcije prahu, kar daje tudi idejo za izboljšanje hitrosti laserske absorpcije zlitine v prahu.
Odbojnost prahu Cu-0.8 masnih odstotkov Cr z različnimi masnimi deleži TiC, dodanega različnim valovnih dolžinam laserske svetlobe
5. Oksidacijsko zdravljenje
Laserski odboj treh prahov čistega bakra in praška zlitine Cu-0.8 mas.% Cr je bil segret na 50 stopinj, 150 stopinj, 250 stopinj, 350 stopinj in držan 5 minut v korundovem lončku ter testiran pri sobni temperaturi (RT ) in po oksidacijski obdelavi itd. Laserski odboj je prikazan spodaj. Laserska absorbanca treh čistih bakrovih praškov pri pogojih 50 stopinj in 150 stopinj in zadrževanju 5 minut ima majhno spremembo v primerjavi z lasersko absorbanco neoksidiranega prahu. Ko smo temperaturo povečali na 250 stopinj in jo vzdrževali 5 minut, se je laserska odbojnost prahu znatno zmanjšala in dosegla največjo vrednost pri 350 stopinjah in vzdrževala 5 minut. Stopnje laserske absorpcije treh čistih bakrovih praškov so bile 61,7 odstotka, 68,3 odstotka in 64,8 odstotka za 5-35um, 15-53um in 40-160um pri 350 stopinjah in držanju 5 minut. . Stopnje laserske absorpcije prahu Cu-0.8wt% Cr so se povečale s 30,5 odstotka na 41,2 odstotka oziroma 42,3 odstotka po oksidaciji pri 50 stopinjah oziroma 150 stopinjah, po oksidaciji pri 250 stopinjah pa so se povečale na 76,9 odstotka oziroma 77,4 odstotka in 350 stopinj v primerjavi s čistim bakrovim prahom z enako porazdelitvijo velikosti delcev.
Laserski odboj pri različnih valovnih dolžinah za različne prahove, ki se zadržujejo pri 50 stopinjah, 150 stopinjah, 250 stopinjah, 350 stopinjah 5 minut (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0.8 masnih odstotkov Cr)
Zaključek
Obstaja veliko pristopov za izboljšanje stopnje laserske absorpcije kovinskega prahu, vendar je treba na podlagi izboljšanja stopnje laserske absorpcije prahu preveriti, ali lahko zagotovi kakovost oblikovanih delov. Na primer, manjša kot je velikost delcev prahu, višja je stopnja absorpcije laserja, vendar to ne pomeni, da je manjša kot je velikost delcev kovinskega prahu, tem bolje, ker je izbrana oprema za lasersko taljenje določena debelina prahu za polaganje, velikost delcev prahu oprema, manjša od minimalne debeline, ne bo mogla pravilno položiti prahu, zato ustrezna velikost delcev ne more gledati le na stopnjo absorpcije laserja; Za metode legiranja in površinske modifikacije imajo obstoječe bakrove zlitine zrele sisteme, učinek dodajanja elementov v sledovih na kakovost oblikovanih delov pa je treba eksperimentalno preveriti. Metoda površinske oksidacije učinkovito zmanjša odbojnost bakrovega prahu do laserja, toda za prah za proizvodnjo kovinskih dodatkov je nižja vsebnost kisika v prahu, manjša je površinska aktivnost, boljši je učinek taljenja in večja je gostota oblikovanja, čeprav povečanje vsebnosti kisika zmanjša lasersko odbojnost prahu, vendar je treba vsebnost kisika v prahu nadzorovati v razumnem območju.
Bibliografija: "Študija o hitrosti laserske absorpcije bakra in prahu iz bakrovih zlitin ter njegovem laserskem taljenju in oblikovanju na izbranem območju", Shen Jibiao, Univerza za znanost in tehnologijo Kunming
Če želite izvedeti več informacij o MRJ-Laserju, obiščite:
Laserski čistilni stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Stroj za lasersko označevanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserski varilni stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
