Фактори, влияещи върху лазерната абсорбция на меден прах.
1. Въздействие на размера на частиците
Коефициентът на отражение на три различни разпределения на размера на частиците на чист меден прах за различни лазери е показан на фигурата по-долу, която показва, че коефициентът на отражение на медния прах за лазер се увеличава с дължината на вълната, особено в лентата на дължината на вълната над 550nm, коефициентът на отражение на медния прах за лазера нараства бързо, което е основната причина, поради която е по-трудно да се формират медни части чрез SLM, въпреки добрата термогенност на 1046nm IR лазер. Абсорбцията на 1064nm лазер с дължина на вълната е 21,8 процента за чист меден прах в диапазона {{5 }} µm, 22 процента в диапазона от 15-53 µm и 39,4 процента в диапазона от 5-35 µm.
Фиг. Коефициент на отражение на чист меден прах с три разпределения на размера на частиците за различни дължини на вълната на лазера и лазерно отражение при 1064nm
Степента на лазерна абсорбция на метален прах се влияе от различни фактори, в допълнение към естеството на самия прахообразен материал, но също така и от цвета на праха, температурата, качеството на повърхността на частиците, ъгъла на падане на лазера и други фактори. Промените в размера на частиците, причинени от цвета на медния прах и лазерното отражение между частиците на праха се променят, колкото по-малки са частиците на праха, толкова по-тъмен е цветът на праха, колкото по-малък е размерът на частиците на праха в определен диапазон, толкова по-висока е степента на абсорбция на 1064nm дължина на вълната лазер. Колкото по-малък е размерът на частиците на металния прах, толкова повече пъти лазерът ще се отразява между праха, индиректно увеличавайки степента на абсорбция на праха от лазера.
2. Ефект на легиране
Коефициентът на лазерно отражение на Cu{{0}}.8 тегловни процента Cr прах беше тестван и сравнен с лазерното поглъщане на чист меден прах. Коефициентът на лазерно отражение на Cu-0.8 тегловни процента Cr прах при 1064 nm е 69,5 процента, което е по-ниско от коефициента на лазерно отражение на чист меден прах със същото разпределение на размера на частиците, но все пак по-високо от лазерното отражение на { {7}}um чист меден прах, както е показано на фигурата по-долу. Експериментално е доказано, че Cr има по-висока стойност на поглъщане на светлина в сравнение с Cu, а твърдият разтвор на елемент Cr в изкривяването на решетката на Cu също влияе върху скоростта на лазерно поглъщане, така че в същия диапазон на размера на частиците от 15-53um, поради към добавянето на 0,8 тегловни процента Cr елемент, скоростта на лазерна абсорбция на Cu-0.8 тегловни процента Cr прах е по-голяма от тази на чист Cu прах при 1064nm, Cu -0.8 тегловни процента Cr прах има степен на лазерно поглъщане от 30,5 процента при 1064 nm, докато стойността е 22 процента за 15-53um чист меден прах.
Коефициент на лазерно отражение на Cu-0.8wt процента Cr при различни дължини на вълната и лазерно поглъщане при 1064nm
3. Ефектът от модификацията на повърхността
Nano TiC е черен вискозен прах с малък размер на частиците, голяма специфична повърхност и висока повърхностна активност, който обикновено се добавя към металната матрица като подобряваща фаза за подобряване на свойствата на материала. Степента на лазерно поглъщане при 1064 nm все още е 96,7 процента. Степента на лазерно поглъщане на мед и прах от медни сплави ще бъде подобрена чрез повърхностна модификация на нано-TiC.
Отражение на нано-TiC към различни дължини на вълната на лазера и при 1064 nm
Нано-TiC беше покрит върху повърхността на меден прах чрез топкова мелница и 0.05 процента, 0.1 процента, 0.2 процента, { {9}}.3 процента, 0,4 процента масова част от нано-TiC беше добавен към три вида чист меден прах с разпределение на размера на частиците и лазерното отразяване на всеки прах беше тествано с UV-3600Plus UV спектрофотометър. От фигурата по-долу може да се види, че добавянето на нано-TiC значително намалява лазерната отразяваща способност на чист меден прах и лазерната отразяваща способност става все по-малка и по-малка с увеличаване на съдържанието на нано-TiC при редовно намаляване на градиента. Наноразмерният TiC е равномерно покрит върху повърхността на медния прах чрез смилане на топка, което покрива оригиналния метален блясък на медния прах и заедно с високата степен на абсорбция на лазера от самия нано-TiC, значително намалява лазерната отразяваща способност на меден прах.
Отражение на три чисти медни праха с различни масови фракции на нано-TiC, добавени към различни дължини на вълната на лазерна светлина. (a:5-35хм, б:15-53хм, в:40-160хм)
4. Ефект на легиране и модификация на повърхността
Коефициентът на лазерно отражение на Cu{{0}}.8wt процента Cr прах с различна масова фракция на нано-TiC, добавен при различни дължини на вълната, е показан по-долу. Когато дължините на вълните са еднакви, лазерното отражение на медния прах намалява, тъй като масовата част на добавения нано-TiC нараства, а лазерната абсорбция на праха е 67,3 процента, когато масовата част на добавения нано-TiC е 0,4 тегловни процента. Резултатът от теста е, че повърхностното легиране плюс повърхностната модификация все още могат ефективно да намалят скоростта на лазерна абсорбция на праха, което също дава идея за подобряване на скоростта на лазерна абсорбция на сплавта на прах.
Отражателна способност на Cu-0.8wt процента Cr на прах с различни масови фракции на TiC, добавен към различни дължини на вълната на лазерна светлина
5. Окислително лечение
Коефициентът на лазерно отразяване на три чисти медни прахове и прахове от сплав Cu-0.8% тегл. Cr се нагряват до 50 градуса, 150 градуса, 250 градуса, 350 градуса и се държат за 5 минути в корундов тигел и се тестват при стайна температура (RT ) и след окислителна обработка и т.н. Лазерното отразяване е показано по-долу. Лазерната абсорбция на трите чисти медни праха при условия на 50 градуса и 150 градуса и задържане за 5 минути има малка промяна в сравнение с лазерната абсорбция на неокисления прах. Когато температурата се повиши до 250 градуса и се задържи за 5 минути, лазерната отразяваща способност на праха намаля значително и достигна максималната стойност при 350 градуса и се задържа за 5 минути. Степента на лазерно поглъщане на трите чисти медни праха е 61,7 процента, 68,3 процента и 64,8 процента за 5-35um, 15-53um и 40-160um при 350 градуса и задържани съответно за 5 минути . Степента на лазерна абсорбция на Cu-0.8wt процента Cr прахове се увеличи от 30,5 процента до 41,2 процента и 42,3 процента след окисление при 50 градуса и 150 градуса, съответно, и се увеличи до 76,9 процента и 77,4 процента след окисление при 250 градуса и 350 градуса, съответно, в сравнение с чистия меден прах със същото разпределение на размера на частиците.
Лазерно отразяване при различни дължини на вълната за различни прахове, задържани съответно при 50 градуса, 150 градуса, 250 градуса, 350 градуса за 5 минути (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 хм, d: Cu-0.8 тегловни процента Cr)
Заключение
Има много подходи за подобряване на скоростта на лазерна абсорбция на метален прах, но въз основа на подобряване на скоростта на лазерна абсорбция на прах, трябва да се експериментира, за да се провери дали може да гарантира качеството на формованите части. Например, колкото по-малък е размерът на частиците на праха, толкова по-висока е степента на лазерна абсорбция, но това не означава, че колкото по-малък е размерът на частиците на металния прах, толкова по-добре, тъй като избраното оборудване за лазерно топене е с определена дебелина на праха за полагане, размер на частиците на праха по-малко от минималната дебелина на оборудването няма да може да постави праха правилно, така че подходящият размер на частиците може не само да гледа на скоростта на лазерна абсорбция; За методите за легиране и модифициране на повърхността съществуващите медни сплави имат зрели системи и ефектът от добавянето на микроелементи върху качеството на формованите части се нуждае от експериментална проверка. Методът на повърхностно окисление ефективно намалява отразяващата способност на медния прах спрямо лазера, но за праха за производство на метални добавки, колкото по-ниско е съдържанието на кислород в праха, толкова по-малка е повърхностната активност, толкова по-добър е ефектът на топене и по-висока е плътността на формоване, въпреки че увеличаването на съдържанието на кислород намалява лазерната отразяваща способност на праха, но съдържанието на кислород на праха трябва да се контролира в разумен диапазон.
Библиография: „Изследване на скоростта на лазерно поглъщане на прах от мед и медни сплави и неговото лазерно топене и формоване в избрана зона“, Шен Джибиао, Университет за наука и технологии Кунминг
Ако искате да научите повече информация за MRJ-лазера, моля посетете:
Машина за лазерно почистване:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Машина за лазерно маркиране:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Машина за лазерно заваряване:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
