Faktorer som påvirker laserabsorbansen til kobberpulver.
1. Påvirkning av partikkelstørrelse
Refleksjonsevnen til tre forskjellige partikkelstørrelsesfordelinger av rent kobberpulver for forskjellige lasere er vist i figuren nedenfor, som viser at reflektansen til kobberpulver for laser øker med bølgelengden, spesielt i bølgelengdebåndet over 550nm, reflektansen til kobberpulver for laser stiger raskt, noe som er hovedårsaken til at det er vanskeligere å danne kobberdeler med SLM til tross for den gode termogenisiteten til 1046nm IR-laser. Absorpsjonen til 1064nm bølgelengdelaser var 21,8 prosent for rent kobberpulver i området {{5 }} µm, 22 prosent i området 15-53 µm og 39,4 prosent i området 5-35 µm.
Fig. Reflektans av rent kobberpulver med tre partikkelstørrelsesfordelinger for ulike bølgelengder av laser og laserreflektans ved 1064nm
Laserabsorpsjonshastigheten til metallpulver påvirkes av en rekke faktorer, i tillegg til selve pulvermaterialets natur, men også av pulverets farge, temperatur, partikkeloverflatekvalitet, laserinnfallsvinkel og andre faktorer. Endringene i partikkelstørrelse forårsaket av kobberpulverfargen og laserrefleksjon mellom pulverpartiklene endret seg, jo mindre pulverpartiklene er, jo mørkere pulverfarge, jo mindre pulverpartikkelstørrelse i et visst område, jo høyere er absorpsjonshastigheten på 1064nm bølgelengde. laser. Jo mindre partikkelstørrelsen på metallpulveret er, desto flere ganger vil laseren bli reflektert mellom pulveret, og indirekte øke absorpsjonshastigheten til pulveret til laseren.
2. Effekt av legering
Laserreflektansen til Cu{{0}}.8 vektprosent Cr-pulver ble testet og sammenlignet med laserabsorpsjonen til rent kobberpulver. Laserreflektansen til Cu-0,8 vektprosent Cr-pulver ved 1064 nm var 69,5 prosent, som var lavere enn laserreflektansen til rent kobberpulver med samme partikkelstørrelsesfordeling, men fortsatt høyere enn laserreflektansen til { {7}}um rent kobberpulver, som vist i figuren nedenfor. Det er eksperimentelt vist at Cr har høyere lysabsorpsjonsverdi sammenlignet med Cu, og den faste løsningen av Cr-element i Cu-gitterforvrengning påvirker også laserabsorpsjonshastigheten, så i samme partikkelstørrelsesområde på 15-53um, pga. til tilsetning av 0,8 vektprosent Cr-element, er laserabsorpsjonshastigheten for Cu-0,8 vektprosent Cr-pulver større enn for rent Cu-pulver ved 1064 nm, Cu -0,8 vektprosent Cr-pulver har en laserabsorpsjonshastighet på 30,5 prosent ved 1064 nm, mens verdien er 22 prosent for 15-53um rent kobberpulver.
Laserreflektans av Cu-0,8 vektprosent Cr ved forskjellige bølgelengder og laserabsorpsjon ved 1064nm
3. Effekten av overflatemodifikasjon
Nano TiC er et svart viskøst pulver med liten partikkelstørrelse, stort spesifikt overflateareal og høy overflateaktivitet, som vanligvis tilsettes metallmatrisen som en forbedrende fase for å forbedre materialegenskapene. Laserabsorpsjonshastigheten ved 1064 nm er fortsatt så høy som 96,7 prosent. Laserabsorpsjonshastigheten til kobber og kobberlegeringspulver vil bli forbedret ved overflatemodifisering av nano-TiC.
Refleksjon av nano-TiC til forskjellige bølgelengder av laser og ved 1064 nm
Nano-TiC ble belagt på overflaten av kobberpulver ved kulefresing, og 0.05 prosent , 0.1 prosent , 0.2 prosent , { {9}},3 prosent, 0,4 prosent massefraksjon av nano-TiC ble tilsatt til tre typer rent kobberpulver med partikkelstørrelsesfordeling, og laserreflektansen til hvert pulver ble testet med UV-3600Pluss UV-spektrofotometer. Fra figuren under kan man se at tilsetning av nano-TiC reduserer laserreflektiviteten til rent kobberpulver betydelig, og laserreflektiviteten blir mindre og mindre med økende nano-TiC-innhold i en jevn gradientnedgang. TiC-en i nanostørrelse er jevnt belagt på overflaten av kobberpulver ved kulefresing, som dekker den originale metalliske glansen til kobberpulver, og sammen med den høye absorpsjonshastigheten til laser av nano-TiC selv, reduserer den laserreflektiviteten betydelig. kobberpulver.
Refleks av tre rene kobberpulver med forskjellige massefraksjoner av nano-TiC lagt til forskjellige bølgelengder av laserlys. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Effekt av legering og overflatemodifikasjon
Laserreflektansen til Cu{{0}},8 vektprosent Cr-pulver med forskjellig massefraksjon av nano-TiC tilsatt ved forskjellige bølgelengder er vist nedenfor. Når bølgelengdene er de samme, reduseres laserreflektansen til kobberpulver når massefraksjonen av tilsatt nano-TiC stiger, og laserabsorpsjonen til pulveret er 67,3 prosent når massefraksjonen av tilsatt nano-TiC er 0,4 vektprosent. Testresultatet at overflatelegering pluss overflatemodifikasjon kan fortsatt effektivt redusere laserabsorpsjonshastigheten til pulveret, noe som også gir en idé om å forbedre laserabsorpsjonshastigheten til legeringspulver.
Reflektans av Cu-0,8 vektprosent Cr-pulver med forskjellige massefraksjoner av TiC lagt til forskjellige bølgelengder av laserlys
5. Oksidasjonsbehandling
Laserreflektansen til tre rene kobberpulver og Cu-0,8 vektprosent Cr-legeringspulver ble oppvarmet til 50 grader, 150 grader, 250 grader, 350 grader og holdt i 5 minutter i en korunddigel, og testet ved romtemperatur (RT) ) og etter oksidasjonsbehandling, etc. Laserreflektansen er vist nedenfor. Laserabsorbansen til de tre rene kobberpulverene under forholdene 50 grader og 150 grader og holder i 5 minutter har en liten endring sammenlignet med laserabsorbansen til det uoksiderte pulveret. Når temperaturen ble økt til 250 grader og holdt i 5 minutter, sank laserreflektiviteten til pulveret betydelig og nådde maksimumsverdien ved 350 grader og holdt i 5 minutter. Laserabsorpsjonshastighetene til de tre rene kobberpulverene var henholdsvis 61,7 prosent, 68,3 prosent og 64,8 prosent for 5-35um, 15-53um og 40-160um ved 350 grader og holdt i 5 minutter. . Laserabsorpsjonshastighetene til Cu-0,8 vektprosent Cr-pulver økte fra 30,5 prosent til 41,2 prosent og 42,3 prosent etter oksidasjon ved henholdsvis 50 grader og 150 grader, og økte til 76,9 prosent og 77,4 prosent etter oksidasjon ved 250 grader. og 350 grader, henholdsvis, sammenlignet med det rene kobberpulveret med samme partikkelstørrelsesfordeling.
Laserreflektans ved forskjellige bølgelengder for forskjellige pulver 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 vektprosent Cr)
Konklusjon
Det er mange tilnærminger for å forbedre laserabsorpsjonshastigheten til metallpulver, men på grunnlag av å forbedre laserabsorpsjonshastigheten til pulver, om det kan sikre kvaliteten på de dannede delene må eksperimentere for å verifisere. For eksempel, jo mindre pulverpartikkelstørrelsen er, desto høyere er laserabsorpsjonshastigheten, men det betyr ikke at jo mindre metallpulverpartikkelstørrelsen er jo bedre, fordi det valgte lasersmelteutstyret er en viss tykkelse på leggingspulveret, pulverpartikkelstørrelsen mindre enn minimumstykkelsen på utstyret vil ikke være i stand til å legge pulveret riktig, så den passende partikkelstørrelsen kan ikke bare se på laserabsorpsjonshastigheten; For legerings- og overflatemodifikasjonsmetoder har eksisterende kobberlegeringer modne systemer, og effekten av tilsetning av sporelementer på kvaliteten på formede deler trenger eksperimentell verifisering. Overflateoksidasjonsmetoden reduserer effektivt refleksjonsevnen til kobberpulver til laser, men for metalladditivt produksjonspulver, jo lavere oksygeninnhold i pulveret, jo mindre overflateaktivitet, jo bedre smelteeffekt og høyere formingstetthet, selv om økning i oksygeninnhold gjør at pulverets laserreflektivitet reduseres, men pulverets oksygeninnhold bør kontrolleres innenfor et rimelig område.
Bibliografi: "A Study on the Laser Absorption Rate of Copper and Copper Alloy Powder and its Selected Area Laser Melting and Forming", Shen Jibiao, Kunming University of Science and Technology
Hvis du vil vite mer informasjon om MRJ-Laser, vennligst besøk:
Laserrensemaskin:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermerkingsmaskin:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Lasersveisemaskin:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
