Faktorer som påverkar laserabsorbansen hos kopparpulver.
1. Påverkan av partikelstorlek
Reflektansen för tre olika partikelstorleksfördelningar av rent kopparpulver för olika lasrar visas i figuren nedan, som visar att reflektansen för kopparpulver för laser ökar med våglängden, speciellt i våglängdsbandet över 550nm, kopparpulverets reflektans för laser stiger snabbt, vilket är huvudorsaken till att det är svårare att bilda koppardelar med SLM trots den goda termogeniciteten hos 1046nm IR-laser. Absorptionen av 1064nm våglängdslaser var 21,8 procent för rent kopparpulver i intervallet {{5 }} µm, 22 procent i intervallet 15-53 µm och 39,4 procent i intervallet 5-35 µm.
Fig. Reflektans av rent kopparpulver med tre partikelstorleksfördelningar för olika våglängder av laser och laserreflektans vid 1064nm
Laserabsorptionshastigheten för metallpulver påverkas av en mängd olika faktorer, förutom själva pulvermaterialets natur, men också av pulvrets färg, temperatur, partikelytkvalitet, laserinfallsvinkel och andra faktorer. Förändringarna i partikelstorlek orsakade av kopparpulvrets färg och laserreflektion mellan pulverpartiklarna förändrades, ju mindre pulverpartiklarna, desto mörkare pulverfärgen är, desto mindre pulverpartikelstorleken i ett visst område desto högre absorptionshastighet på 1064nm våglängd laser. Ju mindre partikelstorlek metallpulvret är, desto fler gånger kommer lasern att reflekteras mellan pulvret, vilket indirekt ökar absorptionshastigheten för pulvret till lasern.
2. Effekt av legering
Laserreflektansen för Cu{{0}}.8 viktprocent Cr-pulver testades och jämfördes med laserabsorptionen av rent kopparpulver. Laserreflektansen för Cu-0,8 viktprocent Cr-pulver vid 1064 nm var 69,5 procent, vilket var lägre än laserreflektansen för rent kopparpulver med samma partikelstorleksfördelning, men fortfarande högre än laserreflektansen för { {7}}um rent kopparpulver, som visas i figuren nedan. Det har experimentellt visat sig att Cr har högre ljusabsorptionsvärde jämfört med Cu, och den fasta lösningen av Cr-element i Cu-gitterdistorsion påverkar också laserabsorptionshastigheten, så i samma partikelstorleksintervall på 15-53um, pga. tillsats av 0,8 viktprocent Cr-element är laserabsorptionshastigheten för Cu-0,8 viktprocent Cr-pulver högre än för rent Cu-pulver vid 1064 nm, Cu -0,8 viktprocent Cr-pulver har en laserabsorptionshastighet på 30,5 procent vid 1064 nm, medan värdet är 22 procent för 15-53um rent kopparpulver.
Laserreflektans av Cu-0,8 viktprocent Cr vid olika våglängder och laserabsorption vid 1064nm
3. Effekten av ytmodifiering
Nano TiC är ett svart visköst pulver med liten partikelstorlek, stor specifik yta och hög ytaktivitet, som vanligtvis tillsätts metallmatrisen som en förstärkande fas för att förbättra materialegenskaperna. Laserabsorptionshastigheten vid 1064 nm är fortfarande så hög som 96,7 procent. Laserabsorptionshastigheten för koppar och kopparlegeringspulver kommer att förbättras genom ytmodifiering av nano-TiC.
Reflektans av nano-TiC till olika våglängder av laser och vid 1064 nm
Nano-TiC belades på ytan av kopparpulver genom kulfräsning och 0.05 procent , 0.1 procent , 0.2 procent , { {9}},3 procent, 0,4 procent massfraktion av nano-TiC sattes till tre typer av rent kopparpulver med partikelstorleksfördelning och laserreflektansen för varje pulver testades med UV-3600Plus UV-spektrofotometer. Från figuren nedan kan man se att tillsatsen av nano-TiC avsevärt minskar laserreflektiviteten hos rent kopparpulver, och laserreflektiviteten blir mindre och mindre med ökande nano-TiC-innehåll i en regelbunden gradientminskning. TiC i nanostorlek är likformigt belagt på ytan av kopparpulver genom kulfräsning, vilket täcker den ursprungliga metalliska lystern av kopparpulver, och tillsammans med den höga absorptionshastigheten för laser av nano-TiC själv, minskar den avsevärt laserreflektiviteten av kopparpulver.
Reflektans av tre rena kopparpulver med olika massfraktioner av nano-TiC tillsatta till olika våglängder av laserljus. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Effekt av legering och ytmodifiering
Laserreflektansen för Cu{{0}},8 viktprocent Cr-pulver med olika massfraktioner av nano-TiC tillsatt vid olika våglängder visas nedan. När våglängderna är desamma, minskar laserreflektansen för kopparpulver när massandelen av tillsatt nano-TiC stiger, och laserabsorptionen av pulvret är 67,3 procent när massandelen av tillsatt nano-TiC är 0,4 viktprocent. Testresultatet att ytlegering plus ytmodifiering fortfarande effektivt kan minska pulvrets laserabsorptionshastighet, vilket också ger en idé om att förbättra laserabsorptionshastigheten för legeringspulver.
Reflektans av Cu-0,8 viktprocent Cr-pulver med olika massfraktioner av TiC tillsatta till olika våglängder av laserljus
5. Oxidationsbehandling
Laserreflektansen för tre rena kopparpulver och Cu-0,8 viktprocent Cr-legeringspulver upphettades till 50 grader, 150 grader, 250 grader, 350 grader och hölls i 5 minuter i korunddegel och testades vid rumstemperatur (RT) ) och efter oxidationsbehandling, etc. Laserreflektansen visas nedan. Laserabsorbansen för de tre rena kopparpulvret under förhållanden med 50 grader och 150 grader och hålls i 5 minuter har en liten förändring jämfört med laserabsorbansen för det ooxiderade pulvret. När temperaturen höjdes till 250 grader och hölls i 5 minuter, minskade pulvrets laserreflektivitet avsevärt och nådde maxvärdet vid 350 grader och hölls i 5 minuter. Laserabsorptionshastigheten för de tre rena kopparpulvren var 61,7 procent, 68,3 procent och 64,8 procent för 5-35um, 15-53um och 40-160um vid 350 grader respektive hölls i 5 minuter . Laserabsorptionshastigheten för Cu-0,8 viktprocent Cr-pulver ökade från 30,5 procent till 41,2 procent och 42,3 procent efter oxidation vid 50 grader respektive 150 grader, och ökade till 76,9 procent och 77,4 procent efter oxidation vid 250 grader. och 350 grader, respektive, jämfört med det rena kopparpulvret med samma partikelstorleksfördelning.
Laserreflektans vid olika våglängder för olika pulver hålls vid 50 grader, 150 grader, 250 grader, 350 grader i 5 minuter respektive (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 um, d: Cu-0,8 viktprocent Cr)
Slutsats
Det finns många metoder för att förbättra laserabsorptionshastigheten för metallpulver, men på grundval av att förbättra laserabsorptionshastigheten för pulver, om det kan säkerställa kvaliteten på de formade delarna måste experimentera för att verifiera. Till exempel, ju mindre pulverpartikelstorleken är, desto högre är laserabsorptionshastigheten, men det betyder inte att ju mindre metallpulverpartikelstorleken är desto bättre, eftersom den valda lasersmältningsutrustningen är en viss tjocklek av läggningspulver, pulverpartikelstorlek mindre än utrustningens minsta tjocklek kommer inte att kunna lägga pulvret ordentligt, så den lämpliga partikelstorleken kan inte bara titta på laserabsorptionshastigheten; För legerings- och ytmodifieringsmetoder har befintliga kopparlegeringar mogna system, och effekten av tillsats av spårämnen på kvaliteten på formade delar behöver experimentell verifiering. Ytoxidationsmetoden minskar effektivt kopparpulvers reflektionsförmåga till laser, men för pulver för tillverkning av metalladditiv, ju lägre syreinnehållet i pulvret är, desto mindre ytaktivitet, desto bättre smälteffekt och högre formningsdensitet, även om ökad syrehalt gör att pulvrets laserreflektivitet minskar, men pulvrets syrehalt bör kontrolleras inom ett rimligt intervall.
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
Om du vill veta mer information om MRJ-Laser, vänligen besök:
Laserrengöringsmaskin:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermärkningsmaskin:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Lasersvetsmaskin:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
