Factori care influențează absorbția laser a pulberii de cupru.
1. Impactul dimensiunii particulelor
Reflectanța a trei distribuții diferite de dimensiune a particulelor de pulbere de cupru pur pentru diferite lasere este prezentată în figura de mai jos, care arată că reflectanța pulberii de cupru pentru laser crește odată cu lungimea de undă, în special în banda de lungime de undă de peste 550 nm, reflectanța pulberii de cupru. pentru laser crește rapid, care este principalul motiv pentru care este mai dificil să se formeze părți de cupru prin SLM, în ciuda termogenității bune a laserului IR de 1046 nm. Absorbția laserului cu lungime de undă de 1064 nm a fost de 21,8 la sută pentru pulberea de cupru pur în intervalul {{5 }} µm, 22 la sută în intervalul de 15-53 µm și 39,4 la sută în intervalul de 5-35 µm.
Fig. Reflectanța pulberii de cupru pur cu trei distribuții de dimensiune a particulelor pentru diferite lungimi de undă de laser și reflectanță laser la 1064nm
Rata de absorbție cu laser a pulberii metalice este afectată de o varietate de factori, în plus față de natura materialului pulbere în sine, dar și de culoarea pulberii, temperatură, calitatea suprafeței particulelor, unghiul de incidență a laserului și alți factori. Modificările dimensiunii particulelor cauzate de culoarea pulberii de cupru și de reflexia laser între particulele de pulbere s-au schimbat, cu cât particulele de pulbere sunt mai mici, cu atât culoarea pulberii este mai închisă, cu atât dimensiunea particulelor de pulbere este mai mică într-un anumit interval, cu atât rata de absorbție a lungimii de undă de 1064 nm este mai mare. laser. Cu cât dimensiunea particulelor pulberii metalice este mai mică, cu atât laserul va fi reflectat între pulbere, crescând indirect rata de absorbție a pulberii la laser.
2. Efectul alierei
Reflectanța laser a pulberii de Cu{{0}},8% în greutate Cr a fost testată și comparată cu absorbția laser a pulberii de cupru pur. Reflectanța laser a pulberii de Cu-0,8% în greutate Cr la 1064 nm a fost de 69,5%, ceea ce a fost mai mică decât reflectanța laser a pulberii de cupru pur cu aceeași distribuție a dimensiunii particulelor, dar totuși mai mare decât reflectanța laser de -0. {7}}um pulbere de cupru pur, așa cum se arată în figura de mai jos. S-a demonstrat experimental că Cr are o valoare mai mare de absorbție a luminii în comparație cu Cu, iar soluția solidă a elementului Cr în distorsiunea rețelei Cu afectează și rata de absorbție a laserului, deci în același interval de dimensiune a particulei de 15-53um, datorită la adăugarea a 0,8% în greutate element de Cr, rata de absorbție cu laser a pulberii de Cu-0,8% în greutate Cr este mai mare decât cea a pulberii de Cu pur la 1064nm, Cu -0,8% în greutate pulberea de Cr are o Rata de absorbție a laserului de 30,5% la 1064 nm, în timp ce valoarea este de 22% pentru 15-53um pulbere de cupru pur.
Reflectanța laser a Cu-0,8% în greutate Cr la diferite lungimi de undă și absorbția laser la 1064nm
3. Efectul modificării suprafeței
Nano TiC este o pulbere vâscoasă neagră cu particule mici, suprafață specifică mare și activitate de suprafață mare, care este de obicei adăugată la matricea metalică ca fază de îmbunătățire pentru a îmbunătăți proprietățile materialului. Rata de absorbție a laserului la 1064 nm este încă la 96,7 la sută. Rata de absorbție cu laser a pulberii de cupru și aliaj de cupru va fi îmbunătățită prin modificarea suprafeței nano-TiC.
Reflectanța nano-TiC la diferite lungimi de undă ale laserului și la 1064 nm
Nano-TiC a fost acoperit pe suprafața pulberii de cupru prin măcinare cu bile și 0.{05 la sută, 0,1 la sută, 0,2 la sută, { {9}},3%, 0,4% fracție de masă de nano-TiC a fost adăugată la trei tipuri de pulbere de cupru pur cu distribuție a dimensiunii particulelor, iar reflectanța laser a fiecărei pulberi a fost testată cu spectrofotometru UV-3600Plus UV. Din figura de mai jos, se poate observa că adăugarea de nano-TiC reduce semnificativ reflectivitatea laser a pulberii de cupru pur, iar reflectivitatea laserului devine din ce în ce mai mică odată cu creșterea conținutului de nano-TiC într-o scădere regulată a gradientului. TiC de dimensiuni nanometrice este acoperit uniform pe suprafața pulberii de cupru prin măcinare cu bile, care acoperă luciul metalic original al pulberii de cupru și, împreună cu rata mare de absorbție a laserului de către nano-TiC în sine, reduce semnificativ reflectivitatea laserului. pulbere de cupru.
Reflectanța a trei pulberi de cupru pur cu fracțiuni de masă diferite de nano-TiC adăugate la diferite lungimi de undă ale luminii laser. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Efectul alierei și modificării suprafeței
Reflectanța laser a pulberii de Cu{{0}},8% în greutate Cr cu o fracție de masă diferită de nano-TiC adăugată la diferite lungimi de undă este prezentată mai jos. Când lungimile de undă sunt aceleași, reflectanța laser a pulberii de cupru scade pe măsură ce fracția de masă a nano-TiC adăugată crește, iar absorbția laser a pulberii este de 67,3% atunci când fracția de masă a nano-TiC adăugată este de 0,4% în greutate. Rezultatul testului că alierea suprafeței plus modificarea suprafeței poate reduce în mod eficient rata de absorbție a pulberii cu laser, ceea ce oferă, de asemenea, o idee de îmbunătățire a ratei de absorbție a laserului pulberii de aliaj.
Reflectanța pulberii de Cu-0,8% în greutate Cr cu diferite fracțiuni de masă de TiC adăugate la diferite lungimi de undă ale luminii laser
5. Tratament de oxidare
Reflectanța laser a trei pulberi de cupru pur și a pulberilor de aliaj de Cu{0},8% în greutate Cr a fost încălzită la 50 de grade, 150 de grade, 250 de grade, 350 de grade și ținută timp de 5 minute în creuzet de corindon și testată la temperatura camerei (RT ) și după tratamentul de oxidare etc. Reflectanța laserului este prezentată mai jos. Absorbanța laser a celor trei pulberi de cupru pur în condițiile de 50 de grade și 150 de grade și menținerea timp de 5 minute are o mică schimbare în comparație cu absorbanța laser a pulberii neoxidate. Când temperatura a fost crescută la 250 de grade și a fost menținută timp de 5 minute, reflectivitatea laser a pulberii a scăzut semnificativ și a atins valoarea maximă la 350 de grade și a fost menținută timp de 5 minute. Ratele de absorbție cu laser ale celor trei pulberi de cupru pur au fost de 61,7 la sută, 68,3 la sută și 64,8 la sută pentru 5-35um, 15-53um și 40-160um la 350 de grade și ținute timp de 5 minute, respectiv . Ratele de absorbție cu laser ale pulberilor de Cu-0,8% în greutate Cr au crescut de la 30,5% la 41,2% și 42,3% după oxidare la 50 de grade, respectiv 150 de grade, și au crescut la 76,9% și 77,4% după oxidare la 250 de grade. și, respectiv, 350 de grade, în comparație cu pulberea de cupru pur cu aceeași distribuție a dimensiunii particulelor.
Reflectanța laser la diferite lungimi de undă pentru diferite pulberi menținute la 50 de grade, 150 de grade, 250 de grade, respectiv 350 de grade timp de 5 minute (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0.8% în greutate Cr)
Concluzie
Există multe abordări pentru a îmbunătăți rata de absorbție a laserului pulberii metalice, dar pe baza îmbunătățirii ratei de absorbție a laserului a pulberii, dacă poate asigura calitatea pieselor formate trebuie să experimenteze pentru a verifica. De exemplu, cu cât dimensiunea particulelor de pulbere este mai mică, cu atât rata de absorbție a laserului este mai mare, dar asta nu înseamnă că cu cât dimensiunea particulelor de pulbere de metal este mai mică, cu atât mai bine, deoarece echipamentul de topire cu laser selectat are o anumită grosime a pulberii de aplicare, dimensiunea particulelor de pulbere. mai puțin decât grosimea minimă a echipamentului nu va putea așeza pulberea în mod corespunzător, astfel încât dimensiunea adecvată a particulelor nu poate privi numai rata de absorbție a laserului; Pentru metodele de aliere și modificare a suprafeței, aliajele de cupru existente au sisteme mature, iar efectul adăugării de oligoelemente asupra calității pieselor formate necesită verificare experimentală. Metoda de oxidare a suprafeței reduce efectiv reflectivitatea pulberii de cupru la laser, dar pentru pulberea de fabricare a aditivilor metalici, cu cât conținutul de oxigen al pulberii este mai mic, cu atât activitatea la suprafață este mai mică, cu atât efectul de topire este mai bun și densitatea de formare este mai mare, deși creșterea conținutului de oxigen face ca reflectivitatea laserului pulberii să scadă, dar conținutul de oxigen al pulberii trebuie controlat într-un interval rezonabil.
Bibliografie: „Un studiu asupra ratei de absorbție a laserului a pulberii de cupru și aliaj de cupru și topirea și formarea cu laser în zona sa selectată”, Shen Jibiao, Universitatea de Știință și Tehnologie Kunming
Dacă doriți să aflați mai multe informații despre MRJ-Laser, vă rugăm să vizitați:
Mașină de curățat cu laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mașină de marcat cu laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Aparat de sudura cu laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
