Čimbenici koji utječu na lasersku apsorbanciju bakrenog praha.
1.Utjecaj veličine čestica
Refleksija tri različite distribucije veličine čestica čistog bakrenog praha za različite lasere prikazana je na slici ispod, koja pokazuje da se refleksija bakrenog praha za laser povećava s valnom duljinom, posebno u pojasu valne duljine iznad 550 nm, refleksija bakrenog praha za laser brzo raste, što je glavni razlog zašto je teže oblikovati bakrene dijelove SLM-om unatoč dobroj termogenosti IR lasera od 1046 nm. Apsorpcija lasera valne duljine od 1064 nm bila je 21,8 posto za čisti bakreni prah u rasponu od {{5 }} µm, 22 posto u rasponu od 15-53 µm i 39,4 posto u rasponu od 5-35 µm.
Slika. Refleksija čistog bakrenog praha s tri raspodjele veličine čestica za različite valne duljine lasera i refleksija lasera na 1064 nm
Na brzinu laserske apsorpcije metalnog praha utječu različiti čimbenici, osim prirode samog materijala praha, ali i boja praha, temperatura, kvaliteta površine čestica, kut upada lasera i drugi čimbenici. Promjene u veličini čestica uzrokovane bojom bakrenog praha i refleksijom lasera između čestica praha su se promijenile, što su čestice praha manje, to je boja praha tamnija, što je manja veličina čestica praha u određenom rasponu, veća je stopa apsorpcije valne duljine od 1064 nm. laser. Što je manja veličina čestica metalnog praha, to će se više puta laser reflektirati između praha, neizravno povećavajući brzinu apsorpcije praha u laseru.
2. Učinak legiranja
Laserska refleksija praha Cu{{0}}.8 težinskih postotaka testirana je i uspoređena s laserskom apsorpcijom praha čistog bakra. Laserska refleksija praha Cu-0.8 wt posto na 1064 nm iznosila je 69,5 posto, što je niže od laserske refleksije čistog bakrenog praha s istom raspodjelom veličine čestica, ali još uvijek više od laserske refleksije { {7}}um čist bakar u prahu, kao što je prikazano na slici ispod. Eksperimentalno je pokazano da Cr ima veću vrijednost apsorpcije svjetlosti u usporedbi s Cu, a kruta otopina elementa Cr u izobličenju rešetke Cu također utječe na brzinu apsorpcije lasera, tako da u istom rasponu veličine čestica od 15-53um, zbog dodatku 0,8 težinskog postotka Cr elementa, brzina laserske apsorpcije Cu-0.8 težinskog postotka Cr praha veća je od one čistog Cu praha na 1064 nm, Cu -0.8 težinskog postotka Cr praha ima stopa laserske apsorpcije od 30,5 posto na 1064 nm, dok je vrijednost 22 posto za 15-53um čisti bakreni prah.
Laserska refleksija Cu-0.8 wt posto Cr na različitim valnim duljinama i laserska apsorpcija na 1064 nm
3. Učinak modifikacije površine
Nano TiC je crni viskozni prah male veličine čestica, velike specifične površine i visoke površinske aktivnosti, koji se obično dodaje metalnoj matrici kao faza za poboljšanje kako bi se poboljšala svojstva materijala. Stopa laserske apsorpcije na 1064 nm i dalje je čak 96,7 posto. Brzina laserske apsorpcije bakra i praha bakrenih legura poboljšat će se modifikacijom površine nano-TiC.
Refleksija nano-TiC-a na različite valne duljine lasera i na 1064 nm
Nano-TiC je prevučen na površinu bakrenog praha kugličnim mljevenjem i 0.05 posto , 0.1 posto , 0.2 posto , { {9}}.3 posto, 0,4 posto masenog udjela nano-TiC dodano je trima vrstama čistog bakrenog praha s raspodjelom veličine čestica, a laserska refleksija svakog praha testirana je UV-3600Plus UV spektrofotometrom. Na donjoj slici se može vidjeti da dodatak nano-TiC značajno smanjuje lasersku refleksiju čistog bakrenog praha, a laserska refleksija postaje sve manja i manja s povećanjem sadržaja nano-TiC u redovnom smanjenju gradijenta. TiC nano veličine ravnomjerno se nanosi na površinu bakrenog praha kuglastim mljevenjem, čime se prekriva izvorni metalni sjaj bakrenog praha, a zajedno s visokom stopom apsorpcije lasera od samog nano-TiC-a značajno smanjuje lasersku refleksiju bakreni prah.
Refleksija tri čista bakrena praha s različitim masenim udjelima nano-TiC dodanog različitim valnim duljinama laserskog svjetla. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Učinak legiranja i površinske modifikacije
Dolje je prikazana laserska refleksija praha Cu{{0}}.8 wt postotaka s različitim masenim udjelom nano-TiC dodanog na različitim valnim duljinama. Kada su valne duljine iste, laserska refleksija bakrenog praha se smanjuje kako raste maseni udio dodanog nano-TiC, a laserska apsorpcija praha je 67,3 posto kada je maseni udio dodanog nano-TiC 0,4 težinskih postotaka. Rezultat ispitivanja je da površinsko legiranje plus površinska modifikacija još uvijek može učinkovito smanjiti stopu laserske apsorpcije praha, što također daje ideju za poboljšanje brzine laserske apsorpcije legure u prahu.
Refleksija praha Cu-0.8 wt postotka s različitim masenim udjelima TiC dodanog različitim valnim duljinama laserskog svjetla
5. Oksidacijski tretman
Refleksija lasera tri čista bakrena praha i Cu-0.8% masenog postotka praha legure Cr zagrijavana je na 50 stupnjeva, 150 stupnjeva, 250 stupnjeva, 350 stupnjeva i držana 5 minuta u korundnom lončiću, te ispitana na sobnoj temperaturi (RT ) i nakon tretmana oksidacijom, itd. Laserska refleksija je prikazana dolje. Laserska apsorbancija tri čista bakrena praha pod uvjetima od 50 stupnjeva i 150 stupnjeva i držanjem 5 minuta ima malu promjenu u usporedbi s laserskom apsorbancijom neoksidiranog praha. Kada je temperatura povećana na 250 stupnjeva i držana 5 minuta, laserska refleksija praha značajno se smanjila i dosegla maksimalnu vrijednost na 350 stupnjeva i držana 5 minuta. Stope laserske apsorpcije tri čista bakrena praha bile su 61,7 posto, 68,3 posto i 64,8 posto za 5-35um, 15-53um i 40-160um na 350 stupnjeva i držane 5 minuta, redom . Stope laserske apsorpcije praha Cu-0.8 wt posto povećale su se s 30,5 posto na 41,2 posto odnosno 42,3 posto nakon oksidacije na 50 stupnjeva, odnosno 150 stupnjeva, te su porasle na 76,9 posto i 77,4 posto nakon oksidacije na 250 stupnjeva i 350 stupnjeva, u usporedbi s čistim bakrenim prahom s istom distribucijom veličine čestica.
Laserska refleksija na različitim valnim duljinama za različite prahove koji se drže na 50 stupnjeva, 150 stupnjeva, 250 stupnjeva, 350 stupnjeva 5 minuta (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 hm, d: Cu-0.8 težinskih postotaka Cr)
Zaključak
Postoje mnogi pristupi za poboljšanje brzine laserske apsorpcije metalnog praha, ali na temelju poboljšanja brzine laserske apsorpcije praha, treba li eksperimentirati kako bi se provjerilo može li osigurati kvalitetu oblikovanih dijelova. Na primjer, što je manja veličina čestica praha, to je veća brzina apsorpcije lasera, ali to ne znači da što je manja veličina čestica metalnog praha to bolje, jer je odabrana oprema za lasersko taljenje određena debljina praha za polaganje, veličina čestica praha oprema manja od minimalne debljine neće moći ispravno položiti prah, tako da odgovarajuća veličina čestica ne može gledati samo na brzinu apsorpcije lasera; Za metode legiranja i površinske modifikacije, postojeće bakrene legure imaju zrele sustave, a učinak dodatka elemenata u tragovima na kvalitetu oblikovanih dijelova treba eksperimentalno potvrditi. Metoda površinske oksidacije učinkovito smanjuje refleksiju bakrenog praha prema laseru, ali za prah za proizvodnju metalnih aditiva, što je niži sadržaj kisika u prahu, manja je površinska aktivnost, bolji je učinak taljenja i veća je gustoća oblikovanja, iako povećanje udjela kisika smanjuje lasersku refleksiju praha, ali sadržaj kisika u prahu treba kontrolirati unutar razumnog raspona.
Bibliografija: "Studija o brzini laserske apsorpcije praha bakra i bakrenih legura i njegovog laserskog taljenja i oblikovanja u odabranom području", Shen Jibiao, Sveučilište znanosti i tehnologije Kunming
Ako želite saznati više informacija o MRJ-Laseru, posjetite:
Stroj za lasersko čišćenje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Stroj za lasersko označavanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Stroj za lasersko zavarivanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
