Faktor yang mempengaruhi penyerapan laser serbuk tembaga.
1.Kesan saiz zarah
Refleksi tiga taburan saiz zarah yang berbeza dari serbuk tembaga tulen untuk laser yang berbeza ditunjukkan dalam gambar di bawah, yang menunjukkan bahawa pantulan serbuk tembaga untuk laser meningkat dengan panjang gelombang, terutamanya dalam jalur panjang gelombang di atas 550nm, refleks serbuk tembaga untuk laser meningkat dengan cepat, yang merupakan sebab utama mengapa lebih sukar untuk membentuk bahagian tembaga oleh SLM walaupun termogenikiti yang baik laser IR 1046nm. Penyerapan laser panjang gelombang 1064nm adalah 21.8% untuk serbuk tembaga tulen dalam julat 40-160 μm, 22% dalam julat 15-53 μm, dan 39.4% dalam julat 5-35 μm.
Rajah. Refleksi serbuk tembaga tulen dengan tiga taburan saiz zarah untuk panjang gelombang laser dan pantulan laser yang berbeza pada 1064nm
Kadar penyerapan laser serbuk logam dipengaruhi oleh pelbagai faktor, sebagai tambahan kepada sifat bahan serbuk itu sendiri, tetapi juga dengan warna serbuk, suhu, kualiti permukaan zarah, sudut kejadian laser dan faktor lain. Perubahan dalam saiz zarah yang disebabkan oleh warna serbuk tembaga dan pantulan laser antara zarah serbuk berubah, semakin kecil zarah serbuk, semakin gelap warna serbuk, semakin kecil saiz zarah serbuk dalam julat tertentu semakin tinggi kadar penyerapan laser panjang gelombang 1064nm. Semakin kecil saiz zarah serbuk logam, semakin banyak kali laser akan tercermin di antara serbuk, secara tidak langsung meningkatkan kadar penyerapan serbuk ke laser.
2. Kesan aloi
Refleks laser serbuk Cu-0.8 wt% Cr telah diuji dan dibandingkan dengan penyerapan laser serbuk tembaga tulen. Refleksi laser serbuk Cu-0.8 wt% Cr pada 1064 nm adalah 69.5%, yang lebih rendah daripada pantulan laser serbuk tembaga tulen dengan taburan saiz zarah yang sama, tetapi masih lebih tinggi daripada pantulan laser serbuk tembaga tulen 5-35um, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Ia telah menunjukkan secara eksperimen bahawa Cr mempunyai nilai penyerapan cahaya yang lebih tinggi berbanding dengan Cu, dan penyelesaian pepejal elemen Cr dalam herotan kekisi Cu juga mempengaruhi kadar penyerapan laser, jadi dalam julat saiz zarah yang sama 15-53um, disebabkan oleh penambahan elemen Cr 0.8wt,, kadar penyerapan laser serbuk Cu-0.8wt%Cr adalah lebih besar daripada serbuk Cu tulen pada 1064nm, Serbuk Cu -0.8wt%Cr mempunyai kadar penyerapan laser sebanyak 30.5% pada 1064 nm, manakala nilainya ialah 22% untuk serbuk tembaga tulen 15-53um.
Refleksi laser Cu-0.8wt%Cr pada panjang gelombang yang berbeza dan penyerapan laser pada 1064nm
3. Kesan pengubahsuaian permukaan
Nano TiC adalah serbuk likat hitam dengan saiz zarah kecil, kawasan permukaan tertentu yang besar dan aktiviti permukaan yang tinggi, yang biasanya ditambah kepada matriks logam sebagai fasa peningkatan untuk meningkatkan sifat bahan. Kadar penyerapan laser pada 1064 nm masih setinggi 96.7%. Kadar penyerapan laser serbuk aloi tembaga dan tembaga akan dipertingkatkan dengan pengubahsuaian permukaan nano-TiC.
Refleksi nano-TiC kepada panjang gelombang laser yang berbeza dan pada 1064 nm
nano-TiC disalut pada permukaan serbuk tembaga oleh pengilangan bola, dan 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4% pecahan jisim nano-TiC ditambah kepada tiga jenis serbuk tembaga tulen dengan taburan saiz zarah dan pantulan laser setiap serbuk telah diuji oleh spektrofotometer UV UV-3600Plus. Dari gambar di bawah, dapat dilihat bahawa penambahan nano-TiC dengan ketara mengurangkan reflektiviti laser serbuk tembaga tulen, dan reflektiviti laser menjadi lebih kecil dan lebih kecil dengan peningkatan kandungan nano-TiC dalam penurunan kecerunan biasa. TiC bersaiz nano disalut secara seragam pada permukaan serbuk tembaga oleh pengilangan bola, yang merangkumi kilauan logam asal serbuk tembaga, dan bersama-sama dengan kadar penyerapan laser yang tinggi oleh nano-TiC itu sendiri, ia dengan ketara mengurangkan reflektiviti laser serbuk tembaga.
Refleksi tiga serbuk tembaga tulen dengan pecahan jisim yang berbeza dari nano-TiC ditambah kepada panjang gelombang cahaya laser yang berbeza. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Kesan aloi dan pengubahsuaian permukaan
Refleksi laser serbuk Cu-0.8wt%Cr dengan pecahan jisim nano-TiC yang berbeza ditambah pada panjang gelombang yang berbeza ditunjukkan di bawah. Apabila panjang gelombang adalah sama, pantulan laser serbuk tembaga berkurangan apabila pecahan jisim nano-TiC ditambah meningkat, dan penyerapan laser serbuk adalah 67.3% apabila pecahan jisim nano-TiC ditambah adalah 0.4wt%. Hasil ujian bahawa aloi permukaan ditambah pengubahsuaian permukaan masih boleh mengurangkan kadar penyerapan laser serbuk dengan berkesan, yang juga memberikan idea untuk meningkatkan kadar penyerapan laser serbuk aloi.
Refleksi serbuk Cu-0.8wt%Cr dengan pecahan jisim TiC yang berbeza ditambah kepada panjang gelombang cahaya laser yang berbeza
5. Rawatan pengoksidaan
Pantulan laser tiga serbuk tembaga tulen dan serbuk aloi Cu-0.8wt%Cr dipanaskan hingga 50 ° C, 150 ° C, 250 ° C, 350 ° C dan dipegang selama 5 minit dalam corundum crucible, dan diuji pada suhu bilik (RT) dan selepas rawatan pengoksidaan, dan lain-lain. Reflektansi laser ditunjukkan di bawah. Penyerapan laser tiga serbuk tembaga tulen di bawah keadaan 50 ° C dan 150 ° C dan memegang selama 5 minit mempunyai perubahan kecil berbanding dengan penyerapan laser serbuk yang tidak teroksida. Apabila suhu meningkat kepada 250 ° C dan dipegang selama 5 minit, reflektiviti laser serbuk menurun dengan ketara dan mencapai nilai maksimum pada 350 ° C dan dipegang selama 5 minit. Kadar penyerapan laser tiga serbuk tembaga tulen adalah 61.7%, 68.3% dan 64.8% untuk 5-35um, 15-53um dan 40-160um pada 350 ° C dan masing-masing diadakan selama 5 minit. Kadar penyerapan laser serbuk Cu-0.8wt%Cr meningkat daripada 30.5% kepada 41.2% dan 42.3% selepas pengoksidaan pada 50°C dan 150°C, masing-masing, dan meningkat kepada 76.9% dan 77.4% selepas pengoksidaan pada 250°C dan 350°C, berbanding dengan serbuk tembaga tulen dengan taburan saiz zarah yang sama.
Refleksi laser pada panjang gelombang yang berbeza untuk serbuk yang berbeza yang dipegang pada 50 ° C, 150 ° C, 250 ° C, 350 ° C untuk 5 minit masing-masing (a: 5-35um, b: 15-53um, c:40-160um, d: Cu-0.8wt%Cr)
Kesimpulan
Terdapat banyak pendekatan untuk meningkatkan kadar penyerapan laser serbuk logam, tetapi berdasarkan peningkatan kadar penyerapan laser serbuk, sama ada ia dapat memastikan kualiti bahagian yang terbentuk perlu bereksperimen untuk mengesahkan. Sebagai contoh, semakin kecil saiz zarah serbuk, semakin tinggi kadar penyerapan laser, tetapi ia tidak bermakna bahawa semakin kecil saiz zarah serbuk logam lebih baik, kerana peralatan lebur laser yang dipilih adalah ketebalan tertentu serbuk peletakan, saiz zarah serbuk kurang daripada ketebalan minimum peralatan tidak akan dapat meletakkan serbuk dengan betul, jadi saiz zarah yang sesuai bukan sahaja dapat melihat kadar penyerapan laser; Untuk kaedah aloi dan pengubahsuaian permukaan, aloi tembaga sedia ada mempunyai sistem matang, dan kesan penambahan unsur surih pada kualiti bahagian yang terbentuk memerlukan pengesahan eksperimen. Kaedah pengoksidaan permukaan berkesan mengurangkan reflektiviti serbuk tembaga kepada laser, tetapi untuk serbuk pembuatan bahan tambahan logam, semakin rendah kandungan oksigen serbuk, semakin kecil aktiviti permukaan, semakin baik kesan lebur dan semakin tinggi ketumpatan pembentukan, walaupun peningkatan kandungan oksigen menjadikan reflektiviti laser serbuk berkurangan, tetapi kandungan oksigen serbuk harus dikawal dalam julat yang munasabah.
Bibliografi: "Kajian mengenai Kadar Penyerapan Laser Serbuk Aloi Tembaga dan Tembaga dan Kawasan Terpilih Laser Melting and Forming", Shen Jibiao, Universiti Sains dan Teknologi Kunming
Sekiranya anda ingin mengetahui lebih banyak maklumat mengenai MRJ-Laser, sila lawati:
Mesin Pembersihan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mesin Penanda Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Mesin Kimpalan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
