Faktorer, der påvirker laserabsorbansen af kobberpulver.
1. Påvirkning af partikelstørrelse
Refleksionen af tre forskellige partikelstørrelsesfordelinger af rent kobberpulver til forskellige lasere er vist i figuren nedenfor, som viser, at reflektansen af kobberpulver til laser stiger med bølgelængden, især i bølgelængdebåndet over 550nm, reflektansen af kobberpulver for laser stiger hurtigt, hvilket er hovedårsagen til, at det er sværere at danne kobberdele med SLM på trods af den gode termogenicitet af 1046nm IR-laser. Absorptionen af 1064nm bølgelængdelaser var 21,8 procent for rent kobberpulver i området {{5 }} µm, 22 procent i intervallet 15-53 µm og 39,4 procent i intervallet 5-35 µm.
Fig. Reflektans af rent kobberpulver med tre partikelstørrelsesfordelinger for forskellige bølgelængder af laser og laserreflektans ved 1064nm
Laserabsorptionshastigheden for metalpulver påvirkes af en række faktorer, ud over selve pulvermaterialets beskaffenhed, men også af pulverets farve, temperatur, partikeloverfladekvalitet, laserindfaldsvinkel og andre faktorer. Ændringerne i partikelstørrelse forårsaget af kobberpulverfarven og laserreflektion mellem pulverpartiklerne ændrede sig, jo mindre pulverpartiklerne er, jo mørkere pulverfarven er, jo mindre pulverpartikelstørrelsen i et bestemt område, jo højere er absorptionshastigheden på 1064nm bølgelængde laser. Jo mindre partikelstørrelsen af metalpulveret er, jo flere gange vil laseren blive reflekteret mellem pulveret, hvilket indirekte øger absorptionshastigheden af pulveret til laseren.
2. Effekt af legering
Laserreflektansen af Cu{{0}}.8 vægtprocent Cr-pulver blev testet og sammenlignet med laserabsorptionen af rent kobberpulver. Laserreflektansen for Cu-0,8 vægtprocent Cr-pulver ved 1064 nm var 69,5 procent, hvilket var lavere end laserreflektansen for rent kobberpulver med samme partikelstørrelsesfordeling, men stadig højere end laserreflektansen for { {7}}um rent kobberpulver, som vist i figuren nedenfor. Det er eksperimentelt vist, at Cr har højere lysabsorptionsværdi sammenlignet med Cu, og den faste opløsning af Cr-element i Cu-gitterforvrængning påvirker også laserabsorptionshastigheden, så i samme partikelstørrelsesområde på 15-53um, pga. til tilsætning af 0,8 vægtprocent Cr-element er laserabsorptionshastigheden for Cu-0,8 vægtprocent Cr-pulver større end for rent Cu-pulver ved 1064 nm, Cu -0,8 vægtprocent Cr-pulver har en laserabsorptionshastighed på 30,5 procent ved 1064 nm, mens værdien er 22 procent for 15-53um rent kobberpulver.
Laserreflektans af Cu-0,8 vægtprocent Cr ved forskellige bølgelængder og laserabsorption ved 1064nm
3. Effekten af overflademodifikation
Nano TiC er et sort tyktflydende pulver med lille partikelstørrelse, stort specifikt overfladeareal og høj overfladeaktivitet, som normalt tilsættes metalmatrixen som en forstærkende fase for at forbedre materialets egenskaber. Laserabsorptionshastigheden ved 1064 nm er stadig så høj som 96,7 procent. Laserabsorptionshastigheden for kobber og kobberlegeringspulver vil blive forbedret ved overflademodifikation af nano-TiC.
Refleksion af nano-TiC til forskellige bølgelængder af laser og ved 1064 nm
Nano-TiC blev belagt på overfladen af kobberpulver ved kuglefræsning, og 0.05 procent , 0.1 procent , 0.2 procent , { {9}},3 procent, 0,4 procent massefraktion af nano-TiC blev tilsat til tre slags rent kobberpulver med partikelstørrelsesfordeling, og laserreflektansen af hvert pulver blev testet med UV-3600Plus UV-spektrofotometer. Af nedenstående figur kan det ses, at tilsætning af nano-TiC reducerer laserreflektiviteten af rent kobberpulver markant, og laserreflektiviteten bliver mindre og mindre med stigende nano-TiC-indhold i et regulært gradientfald. TiC i nanostørrelse er ensartet belagt på overfladen af kobberpulver ved kuglefræsning, som dækker den originale metalliske glans af kobberpulver, og sammen med den høje absorptionshastighed af laser af nano-TiC selv reducerer det laserreflektiviteten af kobberpulver.
Refleksion af tre rene kobberpulvere med forskellige massefraktioner af nano-TiC tilføjet til forskellige bølgelængder af laserlys. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Effekt af legering og overflademodifikation
Laserreflektansen af Cu{{0}},8 vægtprocent Cr-pulver med forskellig massefraktion af nano-TiC tilsat ved forskellige bølgelængder er vist nedenfor. Når bølgelængderne er de samme, falder laserreflektansen af kobberpulver, når massefraktionen af tilsat nano-TiC stiger, og laserabsorptionen af pulveret er 67,3 procent, når massefraktionen af tilsat nano-TiC er 0,4 vægtprocent. Testresultatet, at overfladelegering plus overflademodifikation stadig effektivt kan reducere laserabsorptionshastigheden af pulveret, hvilket også giver en idé til at forbedre laserabsorptionshastigheden for legeringspulver.
Reflektans af Cu-0,8 vægtprocent Cr-pulver med forskellige massefraktioner af TiC tilsat forskellige bølgelængder af laserlys
5. Oxidationsbehandling
Laserreflektansen af tre rene kobberpulvere og Cu-0,8 vægtprocent Cr-legeringspulvere blev opvarmet til 50 grader, 150 grader, 250 grader, 350 grader og holdt i 5 minutter i en korunddigel og testet ved stuetemperatur (RT) ) og efter oxidationsbehandling osv. Laserreflektansen er vist nedenfor. Laserabsorbansen af de tre rene kobberpulvere under betingelserne 50 grader og 150 grader og holder i 5 minutter har en lille ændring sammenlignet med laserabsorbansen af det uoxiderede pulver. Når temperaturen blev øget til 250 grader og holdt i 5 minutter, faldt laserreflektiviteten af pulveret betydeligt og nåede den maksimale værdi ved 350 grader og holdt i 5 minutter. Laserabsorptionshastighederne for de tre rene kobberpulvere var henholdsvis 61,7 procent, 68,3 procent og 64,8 procent for 5-35um, 15-53um og 40-160um ved 350 grader og holdt i 5 min. . Laserabsorptionshastighederne for Cu-0,8 vægtprocent Cr-pulvere steg fra 30,5 procent til 41,2 procent og 42,3 procent efter oxidation ved henholdsvis 50 grader og 150 grader og steg til 76,9 procent og 77,4 procent efter oxidation ved 250 grader og 350 grader, henholdsvis sammenlignet med det rene kobberpulver med samme partikelstørrelsesfordeling.
Laserreflektans ved forskellige bølgelængder for forskellige pulvere holdt ved henholdsvis 50 grader, 150 grader, 250 grader, 350 grader i 5 minutter (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0,8 vægtprocent Cr)
Konklusion
Der er mange tilgange til at forbedre laserabsorptionshastigheden af metalpulver, men på grundlag af forbedring af laserabsorptionshastigheden af pulver, om det kan sikre kvaliteten af de dannede dele skal eksperimentere for at verificere. For eksempel, jo mindre pulverpartikelstørrelsen er, jo højere er laserabsorptionshastigheden, men det betyder ikke, at jo mindre metalpulverpartikelstørrelsen er jo bedre, fordi det valgte lasersmelteudstyr er en vis tykkelse af læggepulver, pulverpartikelstørrelse mindre end den mindste tykkelse af udstyret vil ikke være i stand til at lægge pulveret korrekt, så den passende partikelstørrelse kan ikke kun se på laserabsorptionshastigheden; For legerings- og overflademodifikationsmetoder har eksisterende kobberlegeringer modne systemer, og effekten af tilsætning af sporstoffer på kvaliteten af formede dele kræver eksperimentel verifikation. Overfladeoxidationsmetoden reducerer effektivt reflektiviteten af kobberpulver til laser, men for metaladditivfremstillingspulver, jo lavere iltindholdet i pulveret er, jo mindre overfladeaktiviteten er, jo bedre er smelteeffekten og jo højere formningsdensiteten, selvom stigning i iltindholdet får pulverets laserreflektivitet til at falde, men pulverets iltindhold bør kontrolleres inden for et rimeligt område.
Bibliografi: "En undersøgelse af laserabsorptionshastigheden af kobber- og kobberlegeringspulver og dets udvalgte område Lasersmeltning og -formning", Shen Jibiao, Kunming University of Science and Technology
Hvis du vil vide mere om MRJ-Laser, kan du besøge:
Laser rensemaskine:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermarkeringsmaskine:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Lasersvejsemaskine:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
