Factors que influeixen en l'absorbància del làser de la pols de coure.
1.Impacte de la mida de les partícules
La reflectància de tres distribucions de mida de partícules diferents de pols de coure pur per a diferents làsers es mostra a la figura següent, que mostra que la reflectància de la pols de coure per al làser augmenta amb la longitud d'ona, especialment a la banda de longitud d'ona per sobre de 550 nm, la reflectància de la pols de coure. per al làser augmenta ràpidament, que és la raó principal per la qual és més difícil formar peces de coure mitjançant SLM malgrat la bona termogenicitat del làser IR de 1046 nm. L'absorció del làser de longitud d'ona de 1064 nm va ser del 21,8 per cent per a la pols de coure pur en el rang de {{5 }} µm, 22 per cent en l'interval de 15-53 µm i 39,4 per cent en l'interval de 5-35 µm.
Fig. Reflectància de la pols de coure pur amb tres distribucions de mida de partícules per a diferents longituds d'ona de làser i reflectància làser a 1064 nm
La taxa d'absorció del làser de la pols metàl·lica es veu afectada per diversos factors, a més de la naturalesa del material en pols en si, però també pel color de la pols, la temperatura, la qualitat de la superfície de les partícules, l'angle d'incidència del làser i altres factors. Els canvis en la mida de les partícules causats pel color de la pols de coure i la reflexió làser entre les partícules en pols van canviar, com més petites són les partícules de pols, més fosc és el color de la pols, més petita és la mida de les partícules en pols en un cert rang, més gran és la taxa d'absorció de 1064 nm de longitud d'ona. làser. Com més petita sigui la mida de partícula de la pols metàl·lica, més vegades es reflectirà el làser entre la pols, augmentant indirectament la taxa d'absorció de la pols al làser.
2. Efecte de l'aliatge
Es va provar la reflectància làser de la pols de Cu{{0}},8% en pes de Cr i es va comparar amb l'absorció làser de la pols de coure pur. La reflectància làser de la pols de Cu-0,8% en pes de Cr a 1064 nm va ser del 69,5%, que era inferior a la reflectància làser de la pols de coure pur amb la mateixa distribució de mida de partícules, però encara més alta que la reflectància làser de -0. {7}}um pols de coure pur, tal com es mostra a la figura següent. S'ha demostrat experimentalment que el Cr té un valor d'absorció de llum més alt en comparació amb el Cu, i la solució sòlida de l'element Cr a la distorsió de la xarxa de Cu també afecta la velocitat d'absorció del làser, de manera que en el mateix rang de mida de partícula de 15-53um, a causa a l'addició d'un element de Cr del 0,8% en pes, la taxa d'absorció del làser de pols de Cu-0,8% en pes de Cr és més gran que la de la pols de Cu pura a 1064 nm, la pols de Cu -0,8% en pes de Cr té un taxa d'absorció làser del 30,5 per cent a 1064 nm, mentre que el valor és del 22 per cent per a 15-53um pols de coure pur.
Reflectància làser de Cu-0,8% en pes de Cr a diferents longituds d'ona i absorció làser a 1064 nm
3. L'efecte de la modificació de la superfície
Nano TiC és una pols viscosa negra amb una mida de partícula petita, una gran superfície específica i una gran activitat superficial, que normalment s'afegeix a la matriu metàl·lica com a fase de millora per millorar les propietats del material. La taxa d'absorció del làser a 1064 nm encara és tan alta com el 96,7 per cent. La taxa d'absorció del làser de coure i pols d'aliatge de coure es millorarà mitjançant la modificació de la superfície del nano-TiC.
Reflectància del nano-TiC a diferents longituds d'ona del làser ia 1064 nm
El nano-TiC es va recobrir a la superfície de la pols de coure mitjançant la mòlta de boles i 0.05 per cent, 0,1 per cent, 0,2 per cent, { {9}}, 0,3 per cent, 0,4 per cent de fracció de massa de nano-TiC es va afegir a tres tipus de pols de coure pur amb distribució de la mida de partícules i la reflectància làser de cada pols es va provar amb un espectrofotòmetre UV-3600Plus UV. A la figura següent, es pot veure que l'addició de nano-TiC redueix significativament la reflectivitat làser de la pols de coure pur, i la reflectivitat del làser es fa cada cop més petita amb l'augment del contingut de nano-TiC en una disminució del gradient regular. El TiC de mida nano està recobert uniformement a la superfície de la pols de coure mitjançant la mòlta de boles, que cobreix la brillantor metàl·lica original de la pols de coure i, juntament amb l'alta taxa d'absorció del làser per part del propi nano-TiC, redueix significativament la reflectivitat del làser de pols de coure.
Reflectància de tres pols de coure pur amb diferents fraccions de massa de nano-TiC afegits a diferents longituds d'ona de llum làser. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Efecte de l'aliatge i modificació superficial
A continuació es mostra la reflectància làser de la pols de Cu{{0}}, 8% en pes de Cr amb una fracció de massa diferent de nano-TiC afegit a diferents longituds d'ona. Quan les longituds d'ona són les mateixes, la reflectància làser de la pols de coure disminueix a mesura que augmenta la fracció de massa del nano-TiC afegit i l'absorció del làser de la pols és del 67,3 per cent quan la fracció de massa del nano-TiC afegit és del 0,4 per cent en pes. El resultat de la prova que l'aliatge de la superfície més la modificació de la superfície encara poden reduir eficaçment la taxa d'absorció del làser de la pols, que també proporciona una idea per millorar la taxa d'absorció del làser de la pols d'aliatge.
Reflectància de la pols de Cu-0,8% en pes de Cr amb diferents fraccions de massa de TiC afegides a diferents longituds d'ona de llum làser
5. Tractament d'oxidació
La reflectància làser de tres pols de coure pur i pols d'aliatge de Cu{0},8% en pes de Cr es va escalfar a 50 graus, 150 graus, 250 graus, 350 graus i es va mantenir durant 5 minuts en gresol de corindó i es va provar a temperatura ambient (RT). ) i després del tractament d'oxidació, etc. La reflectància del làser es mostra a continuació. L'absorbància làser de les tres pols de coure pur en condicions de 50 graus i 150 graus i mantenir durant 5 minuts té un petit canvi en comparació amb l'absorbància làser de la pols no oxidada. Quan la temperatura es va augmentar a 250 graus i es va mantenir durant 5 minuts, la reflectivitat làser de la pols va disminuir significativament i va assolir el valor màxim a 350 graus i es va mantenir durant 5 minuts. Les taxes d'absorció del làser de les tres pols de coure pur van ser del 61,7%, 68,3% i 64,8% per a 5-35um, 15-53um i 40-160um a 350 graus i mantingudes durant 5 minuts, respectivament . Les taxes d'absorció del làser de pols de Cu-0,8% en pes de Cr van augmentar del 30,5% al 41,2% i el 42,3% després de l'oxidació a 50 graus i 150 graus, respectivament, i van augmentar al 76,9% i al 77,4% després de l'oxidació a 250 graus. i 350 graus, respectivament, en comparació amb la pols de coure pur amb la mateixa distribució de mida de partícules.
Reflectància làser a diferents longituds d'ona per a diferents pols mantingudes a 50 graus, 150 graus, 250 graus, 350 graus durant 5 minuts respectivament (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0,8% en pes de Cr)
Conclusió
Hi ha molts enfocaments per millorar la taxa d'absorció del làser de la pols metàl·lica, però sobre la base de la millora de la taxa d'absorció del làser de la pols, cal provar si es pot garantir la qualitat de les peces formades per verificar. Per exemple, com més petita sigui la mida de la partícula de pols, més gran serà la taxa d'absorció del làser, però això no vol dir que com més petita sigui la mida de la partícula de pols metàl·lica millor, perquè l'equip de fusió làser seleccionat té un cert gruix de pols per posar, mida de partícula de pols. menys del gruix mínim de l'equip no podrà posar la pols correctament, de manera que la mida de partícula adequada no només pot mirar la taxa d'absorció del làser; Per als mètodes d'aliatge i modificació de superfícies, els aliatges de coure existents tenen sistemes madurs i l'efecte de l'addició d'elements traça sobre la qualitat de les peces formades necessita una verificació experimental. El mètode d'oxidació de la superfície redueix eficaçment la reflectivitat de la pols de coure al làser, però per a la pols de fabricació d'additius metàl·lics, com més baix sigui el contingut d'oxigen de la pols, menor serà l'activitat superficial, millor serà l'efecte de fusió i major serà la densitat de formació, encara que L'augment del contingut d'oxigen fa que la reflectivitat làser de la pols disminueixi, però el contingut d'oxigen de la pols s'ha de controlar dins d'un rang raonable.
Bibliografia: "A Study on the Laser Absorption Rate of Copper and Copper Alloy Powder and its Selected Area Laser Melting and Forming", Shen Jibiao, Universitat de Ciència i Tecnologia de Kunming
Si voleu saber més informació sobre MRJ-Laser, visiteu:
Màquina de neteja làser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Màquina de marcatge làser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Màquina de soldadura làser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
