A rézpor lézeres abszorbanciáját befolyásoló tényezők.
1.A szemcseméret hatása
A tiszta rézpor három különböző részecskeméret-eloszlásának visszaverődését mutatja a különböző lézerek esetében az alábbi ábra, amely azt mutatja, hogy a lézer rézporának visszaverődése a hullámhosszal együtt növekszik, különösen az 550 nm feletti hullámhosszúságban, a rézpor lézeres fényvisszaverő képessége gyorsan emelkedik, ami a fő oka annak, hogy az 1046 nm-es IR lézer jó termogenitása ellenére nehezebb rézrészeket képezni az SLM-mel. Az 1064 nm-es hullámhosszú lézer abszorpciója 21,8% volt a tiszta rézpor esetében 40-160 μm tartományban, 22% 15-53 μm tartományban és 39,4% 5-35 μm tartományban.
Füge. Tiszta rézpor visszaverődése három részecskeméret-eloszlással a lézer és a lézer különböző hullámhosszaihoz 1064 nm-en
A fémpor lézeres abszorpciós sebességét számos tényező befolyásolja, a poranyag természetén kívül, de a por színe, a hőmérséklet, a szemcsefelület minősége, a lézeres beesési szög és egyéb tényezők is. A rézpor színe és a porrészecskék közötti lézervisszaverődés által okozott részecskeméret-változások megváltoztak, minél kisebbek a porrészecskék, minél sötétebb a porszín, annál kisebb a porrészecske mérete egy bizonyos tartományban, annál nagyobb az 1064 nm-es hullámhosszú lézer abszorpciós sebessége. Minél kisebb a fémpor részecskemérete, annál többször verődik vissza a lézer a por között, közvetve növelve a por abszorpciós sebességét a lézerrel.
2. Az ötvözés hatása
A Cu-0,8 wt% Cr por lézeres fényvisszaverő képességét teszteltük, és összehasonlítottuk a tiszta rézpor lézeres abszorpciójával. A Cu-0,8 wt% Cr por lézerverő képessége 1064 nm-en 69,5% volt, ami alacsonyabb volt, mint az azonos részecskeméret-eloszlású tiszta rézpor lézeres fényvisszaverő képessége, de még mindig nagyobb, mint az 5-35um tiszta rézpor lézervisszaverő képessége, amint azt az alábbi ábra mutatja. Kísérletileg kimutatták, hogy a Cr magasabb fényelnyelési értékkel rendelkezik, mint a Cu, és a Cr elem szilárd oldata a Cu rács torzításában szintén befolyásolja a lézer abszorpciós sebességét, így ugyanabban a 15-53umos részecskeméret-tartományban, a 0,8wt% Cr elem hozzáadása miatt a Cu-0,8wt% Cr por lézerabszorpciós sebessége nagyobb, mint a tiszta Cu poré 1064 nm-en, A Cu -0,8wt% Cr por lézerabszorpciós sebessége 30,5% 1064 nm-en, míg az érték 22% 15-53um tiszta rézpor esetében.
Cu-0,8wt% Cr lézeres fényvisszaverő képessége különböző hullámhosszakon és lézerelnyelés 1064 nm-en
3. A felületmódosítás hatása
A Nano TiC egy fekete viszkózus por, kis részecskemérettel, nagy fajlagos felülettel és nagy felületi aktivitással, amelyet általában fokozó fázisként adnak a fém mátrixhoz az anyag tulajdonságainak javítása érdekében. A lézer abszorpciós sebessége 1064 nm-en még mindig olyan magas, mint 96,7%. A réz és a rézötvözet por lézeres abszorpciós sebességét javítja a nano-TiC felületi módosítása.
A nano-TiC visszaverődése a lézer különböző hullámhosszaira és 1064 nm-en
A nano-TiC-t golyómarással bevontuk a rézpor felületére, és a nano-TiC 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4 tömegszázalékát háromféle tiszta rézporhoz adtuk, részecskeméret-eloszlással, és az egyes porok lézerverő képességét UV-3600Plus UV spektrofotométerrel teszteltük. Az alábbi ábrából látható, hogy a nano-TiC hozzáadása jelentősen csökkenti a tiszta rézpor lézeres visszaverőképességét, és a lézervisszaverő képesség egyre kisebb és kisebb lesz, mivel a nano-TiC-tartalom rendszeres gradienscsökkenéssel növekszik. A nanoméretű TiC egyenletesen van bevonva a rézpor felületén golyómarással, amely lefedi a rézpor eredeti fémes csillogását, és maga a nano-TiC lézeres abszorpciós sebességével együtt jelentősen csökkenti a rézpor lézeres fényvisszaverő képességét.
Három tiszta rézpor visszaverődése nano-TiC különböző tömegfrakcióival, amelyeket a lézerfény különböző hullámhosszaihoz adnak hozzá. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Az ötvözés és a felületmódosítás hatása
Az alábbiakban bemutatjuk a Cu-0,8wt% Cr por lézerverő képességét, amely különböző hullámhosszakon hozzáadott nano-TiC különböző tömegarányú nano-TiC különböző tömegarányával rendelkezik. Ha a hullámhosszak azonosak, a rézpor lézeres fényvisszaverő képessége csökken, ahogy a hozzáadott nano-TiC tömegaránya emelkedik, és a por lézeres abszorpciója 67,3%, ha a hozzáadott nano-TiC tömegaránya 0,4wt%. A vizsgálati eredmény, hogy a felület ötvözése és a felület módosítása továbbra is hatékonyan csökkentheti a por lézerabszorpciós sebességét, ami szintén ötletet ad az ötvözetpor lézeres abszorpciós sebességének javítására.
A Cu-0,8wt% Cr por visszaverődése a TiC különböző tömegfrakcióival a lézerfény különböző hullámhosszaihoz hozzáadva
5. Oxidációs kezelés
Három tiszta rézpor és Cu-0,8wt% Cr ötvözetpor lézerverő képességét 50 °C-ra, 150 °C-ra, 250 °C-ra, 350 °C-ra hevítettük, és 5 percig korundtégelyben tartottuk, majd szobahőmérsékleten (RT) és oxidációs kezelés után stb. vizsgáltuk. A lézerverő képességet az alábbiakban mutatjuk be. A három tiszta rézpor lézerelnyelő képessége 50°C-os és 150°C-os körülmények között, 5 percig tartó tartás esetén kismértékben változik az oxidálatlan por lézerelnyelő képességéhez képest. Amikor a hőmérsékletet 250 °C-ra emelték és 5 percig tartották, a por lézeres fényvisszaverő képessége jelentősen csökkent, és elérte a maximális értéket 350 °C-on, és 5 percig tartotta. A három tiszta rézpor lézerelnyelési sebessége 61,7%, 68,3% és 64,8% volt 5-35um, 15-53um és 40-160um esetében 350 °C-on, és 5 percig tartotta. A Cu-0,8wt% Cr porok lézeres abszorpciós sebessége 30,5%-ról 41,2%-ra, illetve 42,3%-ra nőtt az 50°C-on, illetve 150°C-on történő oxidáció után, és 250°C-on, illetve 350°C-on történő oxidáció után 76,9%-ra, illetve 77,4%-ra nőtt az azonos részecskeméret-eloszlású tiszta rézporhoz képest.
Lézervisszaverő képesség különböző hullámhosszakon különböző porokon 50 °C- 150 °C-on, 250 °C-on, 350 °C-on 5 percig (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um, d: Cu-0,8wt%Cr)
Következtetés
Számos megközelítés létezik a fémpor lézerelnyelési sebességének javítására, de a por lézeres abszorpciós sebességének javítása alapján, hogy képes-e biztosítani a képződött alkatrészek minőségét, kísérleteznie kell az ellenőrzéshez. Például minél kisebb a por részecskemérete, annál nagyobb a lézerabszorpciós sebesség, de ez nem jelenti azt, hogy minél kisebb a fémpor részecskemérete, annál jobb, mert a kiválasztott lézerolvasztó berendezés a tojópor bizonyos vastagsága, a porrészecskék mérete kisebb, mint a berendezés minimális vastagsága, nem lesz képes a port megfelelően elhelyezni, így a megfelelő részecskeméret nem csak a lézer abszorpciós sebességét tudja megnézni; Az ötvözési és felületmódosítási módszerekhez a meglévő rézötvözetek érett rendszerekkel rendelkeznek, és a nyomelemek hozzáadásának a képződött alkatrészek minőségére gyakorolt hatása kísérleti ellenőrzést igényel. A felületi oxidációs módszer hatékonyan csökkenti a rézpor fényvisszaverő képességét lézerré, de a fém additív gyártási por esetében minél alacsonyabb a por oxigéntartalma, annál kisebb a felületi aktivitás, annál jobb az olvadás hatás és annál nagyobb a kialakulási sűrűség, bár az oxigéntartalom növekedése miatt a por lézeres fényvisszaverő képessége csökken, de a por oxigéntartalmát ésszerű tartományon belül kell szabályozni.
Bibliográfia: " Tanulmány a réz- és rézötvözetpor lézerelnyelési sebességéről és annak kiválasztott területéről Lézerolvadás és -képződés", Shen Jibiao, Kunming Tudományos és Technológiai Egyetem
Ha további információt szeretne megtudni az MRJ-Laserről, kérjük, látogasson el ide:
Lézeres tisztítógép:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lézeres jelölőgép:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Lézerhegesztő gép:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
