Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan laser bubuk tembaga.
1.Dampak ukuran partikel
Reflektansi tiga distribusi ukuran partikel yang berbeda dari bubuk tembaga murni untuk laser yang berbeda ditunjukkan pada gambar di bawah ini, yang menunjukkan bahwa reflektansi bubuk tembaga untuk laser meningkat dengan panjang gelombang, terutama pada pita panjang gelombang di atas 550nm, reflektansi bubuk tembaga untuk laser naik dengan cepat, yang merupakan alasan utama mengapa lebih sulit untuk membentuk bagian tembaga oleh SLM meskipun termogenisitas yang baik dari laser IR 1046nm. Penyerapan laser panjang gelombang 1064nm adalah 21,8% untuk bubuk tembaga murni dalam kisaran 40-160 μm, 22% di kisaran 15-53 μm, dan 39,4% di kisaran 5-35 μm.
Ara. Reflektansi bubuk tembaga murni dengan tiga distribusi ukuran partikel untuk panjang gelombang laser dan reflektansi laser yang berbeda pada 1064nm
Tingkat penyerapan laser bubuk logam dipengaruhi oleh berbagai faktor, selain sifat bahan bubuk itu sendiri, tetapi juga oleh warna bubuk, suhu, kualitas permukaan partikel, sudut kejadian laser dan faktor lainnya. Perubahan ukuran partikel yang disebabkan oleh warna bubuk tembaga dan pantulan laser antara partikel bubuk berubah, semakin kecil partikel bubuk, semakin gelap warna bubuk, semakin kecil ukuran partikel bubuk dalam kisaran tertentu semakin tinggi tingkat penyerapan laser panjang gelombang 1064nm. Semakin kecil ukuran partikel bubuk logam, semakin sering laser akan dipantulkan di antara bubuk, secara tidak langsung meningkatkan tingkat penyerapan bubuk ke laser.
2. Efek paduan
Reflektansi laser bubuk Cu-0,8 wt% Cr diuji dan dibandingkan dengan penyerapan laser bubuk tembaga murni. Reflektansi laser bubuk Cu-0,8 wt% Cr pada 1064 nm adalah 69,5%, yang lebih rendah dari reflektansi laser bubuk tembaga murni dengan distribusi ukuran partikel yang sama, tetapi masih lebih tinggi dari reflektansi laser bubuk tembaga murni 5-35um, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Telah ditunjukkan secara eksperimental bahwa Cr memiliki nilai penyerapan cahaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan Cu, dan larutan padat elemen Cr dalam distorsi kisi Cu juga mempengaruhi laju penyerapan laser, sehingga dalam kisaran ukuran partikel yang sama 15-53um, karena penambahan elemen Cr 0,8wt%, tingkat penyerapan laser bubuk Cu-0,8wt%Cr lebih besar daripada bubuk Cu murni pada 1064nm, Cu -0.8wt%Cr powder memiliki tingkat penyerapan laser 30.5% pada 1064 nm, sedangkan nilainya adalah 22% untuk 15-53um bubuk tembaga murni.
Reflektansi laser Cu-0.8wt%Cr pada panjang gelombang yang berbeda dan penyerapan laser pada 1064nm
3. Efek modifikasi permukaan
Nano TiC adalah bubuk kental hitam dengan ukuran partikel kecil, luas permukaan spesifik besar dan aktivitas permukaan tinggi, yang biasanya ditambahkan ke matriks logam sebagai fase peningkat untuk meningkatkan sifat material. Tingkat penyerapan laser pada 1064 nm masih setinggi 96,7%. Tingkat penyerapan laser bubuk paduan tembaga dan tembaga akan ditingkatkan dengan modifikasi permukaan nano-TiC.
Reflektansi nano-TiC ke panjang gelombang laser yang berbeda dan pada 1064 nm
Nano-TiC dilapisi pada permukaan bubuk tembaga dengan penggilingan bola, dan 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, fraksi massa 0,4% dari nano-TiC ditambahkan ke tiga jenis bubuk tembaga murni dengan distribusi ukuran partikel dan reflektansi laser dari setiap bubuk diuji oleh spektrofotometer UV UV UV-3600Plus. Dari gambar di bawah ini, dapat dilihat bahwa penambahan nano-TiC secara signifikan mengurangi reflektivitas laser bubuk tembaga murni, dan reflektivitas laser menjadi semakin kecil dengan meningkatnya kandungan nano-TiC dalam penurunan gradien reguler. TiC berukuran nano dilapisi secara seragam pada permukaan bubuk tembaga dengan penggilingan bola, yang menutupi kilau logam asli bubuk tembaga, dan bersama dengan tingkat penyerapan laser yang tinggi oleh nano-TiC itu sendiri, secara signifikan mengurangi reflektivitas laser bubuk tembaga.
Reflektansi tiga bubuk tembaga murni dengan fraksi massa nano-TiC yang berbeda ditambahkan ke panjang gelombang cahaya laser yang berbeda. (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um)
4. Efek paduan dan modifikasi permukaan
Reflektansi laser bubuk Cu-0.8wt%Cr dengan fraksi massa nano-TiC yang berbeda ditambahkan pada panjang gelombang yang berbeda ditunjukkan di bawah ini. Ketika panjang gelombang sama, reflektansi laser bubuk tembaga berkurang ketika fraksi massa nano-TiC ditambahkan naik, dan penyerapan laser bubuk adalah 67,3% ketika fraksi massa nano-TiC yang ditambahkan adalah 0,4wt%. Hasil pengujian bahwa paduan permukaan ditambah modifikasi permukaan masih dapat secara efektif mengurangi tingkat penyerapan laser bubuk, yang juga memberikan ide untuk meningkatkan tingkat penyerapan laser bubuk paduan.
Reflektansi bubuk Cu-0.8wt%Cr dengan fraksi massa TiC yang berbeda ditambahkan ke panjang gelombang cahaya laser yang berbeda
5. Perawatan oksidasi
Reflektansi laser dari tiga bubuk tembaga murni dan bubuk paduan Cu-0.8wt% Cr dipanaskan hingga 50 ° C, 150 ° C, 250 ° C, 350 ° C dan ditahan selama 5 menit dalam wadah korundum, dan diuji pada suhu kamar (RT) dan setelah perlakuan oksidasi, dll. Reflektansi laser ditunjukkan di bawah ini. Absorbansi laser dari tiga bubuk tembaga murni dalam kondisi 50 ° C dan 150 ° C dan tahan selama 5 menit memiliki perubahan kecil dibandingkan dengan penyerapan laser dari bubuk yang tidak teroksidasi. Ketika suhu ditingkatkan menjadi 250 °C dan ditahan selama 5 menit, reflektivitas laser bubuk menurun secara signifikan dan mencapai nilai maksimum pada 350 °C dan ditahan selama 5 menit. Tingkat penyerapan laser dari tiga bubuk tembaga murni adalah 61,7%, 68,3% dan 64,8% untuk 5-35um, 15-53um dan 40-160um pada 350 °C dan ditahan masing-masing selama 5 menit. Tingkat penyerapan laser bubuk Cu-0,8wt%Cr meningkat dari 30,5% menjadi 41,2% dan 42,3% setelah oksidasi masing-masing pada 50 °C dan 150 °C, dan meningkat menjadi 76,9% dan 77,4% setelah oksidasi pada 250 °C dan 350 °C, dibandingkan dengan bubuk tembaga murni dengan distribusi ukuran partikel yang sama.
Reflektansi laser pada panjang gelombang yang berbeda untuk bubuk yang berbeda yang dipegang pada suhu 50 °C, 150 °C, 250 °C, 350 °C masing-masing selama 5 menit (a:5-35um, b:15-53um, c:40-160um, d: Cu-0.8wt%Cr)
Kesimpulan
Ada banyak pendekatan untuk meningkatkan tingkat penyerapan laser bubuk logam, tetapi atas dasar meningkatkan tingkat penyerapan laser bubuk, apakah itu dapat memastikan kualitas bagian yang terbentuk perlu bereksperimen untuk memverifikasi. Misalnya, semakin kecil ukuran partikel bubuk, semakin tinggi tingkat penyerapan laser, tetapi itu tidak berarti bahwa semakin kecil ukuran partikel bubuk logam semakin baik, karena peralatan peleburan laser yang dipilih adalah ketebalan tertentu dari bubuk peletakan, ukuran partikel bubuk kurang dari ketebalan minimum peralatan tidak akan dapat meletakkan bubuk dengan benar, sehingga ukuran partikel yang sesuai tidak hanya dapat melihat tingkat penyerapan laser; Untuk metode paduan dan modifikasi permukaan, paduan tembaga yang ada memiliki sistem yang matang, dan efek penambahan elemen jejak pada kualitas bagian yang terbentuk memerlukan verifikasi eksperimental. Metode oksidasi permukaan secara efektif mengurangi reflektivitas bubuk tembaga menjadi laser, tetapi untuk bubuk pembuatan aditif logam, semakin rendah kandungan oksigen bubuk, semakin kecil aktivitas permukaan, semakin baik efek peleburan dan semakin tinggi kepadatan pembentukan, meskipun peningkatan kandungan oksigen membuat reflektivitas laser bubuk menurun, tetapi kandungan oksigen bubuk harus dikontrol dalam kisaran yang wajar.
Bibliografi: "Sebuah Studi tentang Tingkat Penyerapan Laser Bubuk Paduan Tembaga dan Tembaga dan Area Pilihannya Peleburan dan Pembentukan Laser", Shen Jibiao, Universitas Sains dan Teknologi Kunming
Jika Anda ingin mengetahui informasi lebih lanjut tentang MRJ-Laser, silakan kunjungi:
Mesin Pembersih Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mesin Penandaan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Mesin Las Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
