Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hấp thụ tia laser của bột đồng.
1. ảnh hưởng của kích thước hạt
Sự phản xạ của ba sự phân bố kích thước hạt khác nhau của bột đồng nguyên chất đối với các tia laser khác nhau được thể hiện trong hình dưới đây, cho thấy độ phản xạ của bột đồng đối với tia laser tăng theo bước sóng, đặc biệt là trong dải bước sóng trên 550nm, hệ số phản xạ của bột đồng đối với laser tăng nhanh, đó là lý do chính khiến việc tạo các bộ phận bằng đồng bằng SLM trở nên khó khăn hơn mặc dù laser IR 1046nm có tính sinh nhiệt tốt. Sự hấp thụ của laser có bước sóng 1064nm là 21,8% đối với bột đồng nguyên chất trong khoảng {{5 }} µm, 22 phần trăm trong khoảng 15-53 µm và 39,4 phần trăm trong khoảng 5-35 µm.
Hình. Sự phản xạ của bột đồng nguyên chất với ba sự phân bố kích thước hạt cho các bước sóng khác nhau của tia laser và độ phản xạ của tia laser ở 1064nm
Tỷ lệ hấp thụ laser của bột kim loại bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, ngoài bản chất của vật liệu bột mà còn bởi màu sắc của bột, nhiệt độ, chất lượng bề mặt hạt, góc tới của laser và các yếu tố khác. Sự thay đổi kích thước hạt do màu bột đồng và phản xạ tia laze giữa các hạt bột thay đổi, hạt bột càng nhỏ thì màu bột càng đậm, kích thước hạt bột càng nhỏ trong một khoảng nhất định thì tỷ lệ hấp thụ bước sóng 1064nm càng cao. tia laze. Kích thước hạt của bột kim loại càng nhỏ thì tia laser sẽ bị phản xạ giữa bột càng nhiều lần, gián tiếp làm tăng tốc độ hấp thụ của bột đối với tia laser.
2. Ảnh hưởng của hợp kim hóa
Độ phản xạ laze của bột Cu {{0}}. 8% trọng lượng Cr đã được thử nghiệm và so sánh với sự hấp thụ laze của bột đồng nguyên chất. Hệ số phản xạ laze của bột Cu -0. 8 trọng lượng phần trăm Cr ở bước sóng 1064 nm là 69,5 phần trăm, thấp hơn hệ số phản xạ laze của bột đồng nguyên chất có cùng phân bố kích thước hạt, nhưng vẫn cao hơn hệ số phản xạ laze của { {7}} um bột đồng nguyên chất, như trong hình bên dưới. Thực nghiệm cho thấy Cr có giá trị hấp thụ ánh sáng cao hơn so với Cu, và dung dịch rắn của nguyên tố Cr trong sự biến dạng mạng tinh thể Cu cũng ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ laze, do đó trong cùng một khoảng kích thước hạt là 15-53 um, do khi bổ sung 0,8 wt phần trăm nguyên tố Cr, tốc độ hấp thụ laze của bột Cu -0. 8wt phần trăm Cr lớn hơn của bột Cu nguyên chất ở bước sóng 1064nm, Cu -0. Bột Cr 8wt phần trăm có a tỷ lệ hấp thụ laser là 30,5 phần trăm ở bước sóng 1064 nm, trong khi giá trị là 22 phần trăm đối với bột đồng nguyên chất 15-53 um.
Phản xạ laze của Cu -0. 8wt phần trăm Cr ở các bước sóng khác nhau và sự hấp thụ laze ở 1064nm
3. Hiệu quả của việc sửa đổi bề mặt
Nano TiC là một loại bột nhớt màu đen với kích thước hạt nhỏ, diện tích bề mặt riêng lớn và hoạt tính bề mặt cao, thường được thêm vào ma trận kim loại như một pha tăng cường để cải thiện tính chất vật liệu. Tỷ lệ hấp thụ laser ở bước sóng 1064 nm vẫn cao tới 96,7%. Tỷ lệ hấp thụ laser của đồng và bột hợp kim đồng sẽ được cải thiện bằng cách sửa đổi bề mặt của nano-TiC.
Sự phản xạ của nano-TiC tới các bước sóng khác nhau của tia laser và ở bước sóng 1064 nm
TiC nano được phủ lên bề mặt bột đồng bằng cách phay bi, và 0. 0 5 phần trăm, 0. 1 phần trăm, 0. 2 phần trăm, { {9}}. 3 phần trăm, 0,4 phần trăm phần trăm khối lượng của nano-TiC đã được thêm vào ba loại bột đồng nguyên chất với sự phân bố kích thước hạt và độ phản xạ laser của mỗi loại bột đã được kiểm tra bằng máy quang phổ UV -3600 Plus. Từ hình dưới đây, có thể thấy rằng việc bổ sung nano-TiC làm giảm đáng kể hệ số phản xạ laser của bột đồng nguyên chất, và hệ số phản xạ laser ngày càng nhỏ hơn khi hàm lượng nano-TiC tăng lên theo chiều giảm gradient đều đặn. TiC có kích thước nano được phủ đồng đều trên bề mặt bột đồng bằng phương pháp phay bóng, bao phủ ánh kim loại ban đầu của bột đồng, và cùng với tỷ lệ hấp thụ cao của laser bởi chính nano-TiC, nó làm giảm đáng kể hệ số phản xạ laser của bột đồng.
Sự phản xạ của ba loại bột đồng nguyên chất có phần khối lượng khác nhau của nano-TiC được thêm vào các bước sóng khác nhau của ánh sáng laser. (a: 5-35 ô, b: 15-53 ô, c: 40-160 ô)
4. Ảnh hưởng của hợp kim hóa và sửa đổi bề mặt
Độ phản xạ laze của bột Cu {{0}}. 8wt phần trăm Cr với phần trăm khối lượng khác nhau của nano-TiC được thêm vào ở các bước sóng khác nhau được hiển thị bên dưới. Khi các bước sóng giống nhau, độ phản xạ laser của bột đồng giảm khi phần trăm khối lượng của nano-TiC được thêm vào tăng lên và độ hấp thụ laser của bột là 67,3 phần trăm khi phần khối lượng của nano-TiC được thêm vào là 0,4 wt phần trăm. Kết quả thử nghiệm cho thấy hợp kim bề mặt cộng với sửa đổi bề mặt vẫn có thể làm giảm hiệu quả tốc độ hấp thụ tia laser của bột, điều này cũng cung cấp một ý tưởng để cải thiện tốc độ hấp thụ tia laser của bột hợp kim.
Sự phản xạ của Cu -0. Bột Cr 8 wt phần trăm với các phần trăm khối lượng khác nhau của TiC được thêm vào các bước sóng khác nhau của ánh sáng laze
5. Xử lý oxy hóa
Độ phản xạ tia laze của ba loại bột đồng nguyên chất và bột hợp kim Cu -0. 8 wt phần trăm Cr được nung nóng đến 50 độ, 150 độ, 250 độ, 350 độ và được giữ trong 5 phút trong chén corundum và được thử nghiệm ở nhiệt độ phòng (RT ) và sau khi xử lý oxy hóa, v.v ... Độ phản xạ của tia laser được hiển thị bên dưới. Độ hấp thụ laser của ba loại bột đồng nguyên chất trong các điều kiện 50 độ và 150 độ và giữ trong 5 phút có một sự thay đổi nhỏ so với độ hấp thụ laser của bột đồng nguyên chất. Khi tăng nhiệt độ lên 250 độ và giữ trong 5 phút, hệ số phản xạ laser của bột giảm đáng kể và đạt giá trị lớn nhất ở 350 độ và giữ trong 5 phút. Tỷ lệ hấp thụ tia laze của ba loại bột đồng nguyên chất là 61,7 phần trăm, 68,3 phần trăm và 64,8 phần trăm đối với 5-35 um, 15-53 um và 40-160 um ở 350 độ và giữ trong 5 phút tương ứng . Tỷ lệ hấp thụ laze của bột Cu -0. 8wt phần trăm Cr tăng từ 30,5 phần trăm lên 41,2 phần trăm và 42,3 phần trăm sau khi ôxy hóa ở 50 độ và 150 độ, và tăng lên 76,9 phần trăm và 77,4 phần trăm sau khi ôxy hóa ở 250 độ và 350 độ tương ứng so với bột đồng nguyên chất có cùng phân bố cỡ hạt.
Phản xạ tia laze ở các bước sóng khác nhau đối với các loại bột khác nhau được giữ ở 50 độ, 150 độ, 250 độ, 350 độ tương ứng trong 5 phút (a: 5-35 um, b: 15-53 um, c: 40-160 um, d: Cu -0. 8wt phần trăm Cr)
Sự kết luận
Có nhiều cách tiếp cận để cải thiện tỷ lệ hấp thụ laser của bột kim loại, nhưng trên cơ sở nâng cao tỷ lệ hấp thụ laser của bột, liệu nó có thể đảm bảo chất lượng của các bộ phận được tạo thành hay không thì cần phải thực nghiệm để kiểm chứng. Ví dụ, kích thước hạt bột càng nhỏ thì tỷ lệ hấp thụ tia laser càng cao, nhưng không có nghĩa là kích thước hạt bột kim loại càng nhỏ càng tốt, vì thiết bị nung chảy laser được lựa chọn là loại bột đặt có độ dày nhất định, kích thước hạt bột. ít hơn độ dày tối thiểu của thiết bị sẽ không thể xếp bột đúng cách, vì vậy kích thước hạt thích hợp không thể chỉ nhìn vào tốc độ hấp thụ laser; Đối với các phương pháp tạo hợp kim và sửa đổi bề mặt, các hợp kim đồng hiện có có các hệ thống trưởng thành và ảnh hưởng của việc bổ sung các nguyên tố vi lượng đến chất lượng của các bộ phận được tạo thành cần được xác minh bằng thực nghiệm. Phương pháp oxy hóa bề mặt làm giảm hiệu quả độ phản xạ của bột đồng đối với tia laser, nhưng đối với bột sản xuất phụ gia kim loại, hàm lượng oxy trong bột càng thấp, hoạt độ bề mặt càng nhỏ, hiệu quả nóng chảy càng tốt và mật độ tạo hình càng cao, mặc dù tăng hàm lượng ôxy làm cho khả năng phản xạ tia laser của bột giảm, nhưng hàm lượng ôxy trong bột cần được kiểm soát trong một phạm vi hợp lý.
Thư mục: "Nghiên cứu về tỷ lệ hấp thụ tia laser của bột đồng và hợp kim đồng và sự nóng chảy và hình thành bằng tia laser trong khu vực được lựa chọn của nó", Shen Jibiao, Đại học Khoa học và Công nghệ Côn Minh
Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về MRJ-Laser, vui lòng truy cập:
Máy làm sạch bằng laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleạch-machine/
Máy khắc laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Máy hàn laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
