Kuparijauheen laserabsorbanssiin vaikuttavat tekijät.
1. Hiukkaskoon vaikutus
Puhtaan kuparijauheen kolmen eri hiukkaskokojakauman heijastuskyky eri lasereille on esitetty alla olevassa kuvassa, joka osoittaa, että kuparijauheen heijastuskyky laserille kasvaa aallonpituuden myötä, erityisesti yli 550 nm:n aallonpituuskaistalla, kuparijauheen heijastuskyky laserille nousee nopeasti, mikä on tärkein syy siihen, miksi kupariosien muodostaminen SLM:llä on vaikeampaa huolimatta 1046nm IR-laserin hyvästä termogeenisuudesta.1064nm aallonpituuslaserin absorptio oli 21,8 prosenttia puhtaalla kuparijauheella alueella {{5 }} µm, 22 prosenttia alueella 15-53 µm ja 39,4 prosenttia alueella 5-35 µm.
Kuva. Puhtaan kuparijauheen heijastuskyky kolmella hiukkaskokojakaumalla laserin eri aallonpituuksille ja laserheijastuskyky 1064 nm:ssä
Metallijauheen laserin absorptionopeuteen vaikuttavat monet tekijät, itse jauhemateriaalin luonteen lisäksi, mutta myös jauheen väri, lämpötila, hiukkasten pinnan laatu, laserin tulokulma ja muut tekijät. Kuparijauheen värin ja jauhehiukkasten välisen laserheijastuksen aiheuttamat hiukkaskoon muutokset muuttuivat, mitä pienempiä jauhehiukkasia, mitä tummempi jauheen väri, mitä pienempi jauheen hiukkaskoko tietyllä alueella, sitä suurempi on 1064 nm:n aallonpituuden absorptionopeus. laser. Mitä pienempi metallijauheen hiukkaskoko on, sitä useammin laser heijastuu jauheen väliin, mikä epäsuorasti lisää jauheen absorptionopeutta laseriin.
2. Seostamisen vaikutus
Cu{0}},8 paino-% Cr-jauheen laserheijastuskyky testattiin ja sitä verrattiin puhtaan kuparijauheen laserabsorptioon. Cu-0,8 painoprosenttia Cr-jauheen laserheijastuskyky aallonpituudella 1064 nm oli 69,5 prosenttia, mikä oli pienempi kuin puhtaan kuparijauheen laserheijastuskyky samalla hiukkaskokojakaumalla, mutta silti suurempi kuin laserheijastuskyky { {7}}um puhdasta kuparijauhetta, kuten alla olevassa kuvassa näkyy. On kokeellisesti osoitettu, että Cr:lla on korkeampi valon absorptioarvo verrattuna Cu:iin, ja Cr-elementin kiinteä liuos Cu-hilavääristymässä vaikuttaa myös laserin absorptionopeuteen, joten samalla 15-53um hiukkaskokoalueella 0,8 painoprosenttia Cr-elementtiä lisäämällä Cu-0,8 painoprosenttia Cr-jauheen laserabsorptionopeus on suurempi kuin puhtaan Cu-jauheen aallonpituudella 1064 nm, Cu -0,8 painoprosenttia Cr-jauhetta on laserin absorptionopeus 30,5 prosenttia aallonpituudella 1064 nm, kun taas arvo on 22 prosenttia 15-53um puhdasta kuparijauhetta.
Cu{0}},8 painoprosenttia Cr:n laserheijastuskyky eri aallonpituuksilla ja laserabsorptio aallonpituudella 1064 nm
3. Pintamuokkauksen vaikutus
Nano TiC on musta viskoosi jauhe, jolla on pieni hiukkaskoko, suuri ominaispinta-ala ja korkea pinta-aktiivisuus, jota yleensä lisätään metallimatriisiin tehostavana faasina materiaalin ominaisuuksien parantamiseksi. Laserin absorptionopeus 1064 nm:ssä on edelleen jopa 96,7 prosenttia. Kuparin ja kupariseosjauheen laserabsorptionopeutta parannetaan nano-TiC:n pintamodifikaatiolla.
Nano-TiC:n heijastuskyky laserin eri aallonpituuksille ja 1064 nm:ssä
Nano-TiC pinnoitettiin kuparijauheen pinnalle kuulajyrsimällä, ja 0.05 prosenttia , 0,1 prosenttia , 0,2 prosenttia , { {9}},3 % , 0,4 % massaosuus nano-TiC:tä lisättiin kolmeen erityyppiseen puhtaaseen kuparijauheeseen hiukkaskokojakautumalla ja kunkin jauheen laserheijastuskyky testattiin UV-3600Plus UV -spektrofotometrillä. Alla olevasta kuvasta voidaan nähdä, että nano-TiC:n lisääminen vähentää merkittävästi puhtaan kuparijauheen laserheijastavuutta ja laserheijastavuus pienenee ja pienenee nano-TiC-pitoisuuden kasvaessa säännöllisen gradientin laskun myötä. Nanokokoinen TiC on pinnoitettu tasaisesti kuparijauheen pinnalle kuulajyrsinnällä, joka peittää kuparijauheen alkuperäisen metallisen kiillon, ja yhdessä nano-TiC:n itse laserin korkean absorptionopeuden kanssa se vähentää merkittävästi laserin heijastavuutta. kuparijauhetta.
Kolmen puhtaan kuparijauheen heijastuskyky eri nano-TiC:n massaosuuksilla lisättynä laservalon eri aallonpituuksiin. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Seostuksen ja pinnan modifioinnin vaikutus
Cu{0}},8 painoprosenttia Cr-jauheen laserheijastuskyky eri aallonpituuksilla lisätyn nano-TiC:n eri massaosuuksien kanssa on esitetty alla. Kun aallonpituudet ovat samat, kuparijauheen laserheijastuskyky pienenee lisätyn nano-TiC:n massaosuuden kasvaessa ja jauheen laserabsorptio on 67,3 prosenttia, kun lisätyn nano-TiC:n massaosuus on 0,4 painoprosenttia. Testitulos, että pinnan seostus plus pinnan modifiointi voi silti vähentää tehokkaasti jauheen laserabsorptionopeutta, mikä antaa myös idean parantaa seosjauheen laserabsorptionopeutta.
Cu{0}},8 painoprosenttia Cr-jauheen heijastuskyky eri massaosien kanssa lisättynä eri laservalon aallonpituuksiin
5. Hapetuskäsittely
Kolmen puhtaan kuparijauheen ja Cu-0,8 painoprosenttisen Cr-seosjauheen laserheijastuskyky kuumennettiin 50 asteeseen, 150 asteeseen, 250 asteeseen, 350 asteeseen ja pidettiin 5 minuuttia korundiupokkaassa ja testattiin huoneenlämpötilassa (RT). ) ja hapetuskäsittelyn jälkeen jne. Laserheijastuskyky on esitetty alla. Kolmen puhtaan kuparijauheen laserabsorbanssilla 50 asteen ja 150 asteen olosuhteissa ja 5 minuutin pitoaikana on pieni muutos verrattuna hapettumattoman jauheen laserabsorbanssiin. Kun lämpötila nostettiin 250 asteeseen ja pidettiin 5 minuuttia, jauheen laserheijastavuus laski merkittävästi ja saavutti maksimiarvon 350 asteessa ja pidettiin 5 minuuttia. Kolmen puhtaan kuparijauheen laserin absorptionopeudet olivat 61,7 prosenttia, 68,3 prosenttia ja 64,8 prosenttia 5-35um, 15-53um ja 40-160um 350 asteessa ja pidettynä 5 minuuttia. . Cu-0,8 painoprosenttia Cr-jauheiden laserabsorptionopeudet nousivat 30,5 prosentista 41,2 prosenttiin ja 42,3 prosenttiin 50 asteen ja 150 asteen hapetuksen jälkeen ja nousivat 76,9 prosenttiin ja 77,4 prosenttiin 250 asteen hapetuksen jälkeen. ja 350 astetta, vastaavasti verrattuna puhtaaseen kuparijauheeseen, jolla on sama hiukkaskokojakauma.
Laserheijastuskyky eri aallonpituuksilla eri jauheille, joita pidetään 50 astetta, 150 astetta, 250 astetta ja 350 astetta 5 minuutin ajan (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0,8 painoprosenttia Cr)
Johtopäätös
On olemassa monia lähestymistapoja metallijauheen laserabsorptionopeuden parantamiseksi, mutta jauheen laser-absorptionopeuden parantamisen perusteella, onko sillä varmistettu muotoiltujen osien laatu, on kokeiltava varmistaakseen. Esimerkiksi mitä pienempi jauheen hiukkaskoko, sitä suurempi on laserin absorptionopeus, mutta se ei tarkoita, että mitä pienempi metallijauheen hiukkaskoko, sitä parempi, koska valittu lasersulatuslaite on tietyn paksuinen levitysjauhe, jauheen hiukkaskoko laitteen vähimmäispaksuus ei pysty levittämään jauhetta kunnolla, joten sopiva hiukkaskoko ei voi tarkastella vain laserin absorptionopeutta; Lejeeraus- ja pinnanmuokkausmenetelmiä varten olemassa olevilla kupariseoksilla on kypsät järjestelmät, ja hivenaineiden lisäämisen vaikutus muotoiltujen osien laatuun vaatii kokeellista todentamista. Pintahapetusmenetelmä vähentää tehokkaasti kuparijauheen heijastavuutta laseriin, mutta metallin lisäainevalmistusjauheessa mitä pienempi jauheen happipitoisuus, mitä pienempi pinta-aktiivisuus, sitä parempi sulamisvaikutus ja suurempi muodostustiheys, vaikka happipitoisuuden lisääntyminen vähentää jauheen laserheijastavuutta, mutta jauheen happipitoisuutta tulee säätää kohtuullisella alueella.
Bibliografia: "Tutkimus kuparin ja kupariseosjauheen laserin absorptionopeudesta ja sen valitun alueen lasersulamisesta ja muodostumisesta", Shen Jibiao, Kunmingin tiede- ja teknologiayliopisto
Jos haluat lisätietoja MRJ-Laserista, käy osoitteessa:
Laserpuhdistuskone:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermerkintäkone:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserhitsauskone:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
