Lāzera apšuvuma princips un ievads

Apšuvuma process: Lāzera apšuvumu var aptuveni iedalīt divās kategorijās atbilstoši apšuvuma materiālu piegādes metodei, proti, iepriekš iestatīts lāzera apšuvums un sinhronais lāzera apšuvums.

Iepriekš iestatītais lāzera apšuvums ir iepriekš novietot apšuvuma materiālu uz pamatnes virsmas apšuvuma daļas un pēc tam izmantot lāzera staru apstarošanu, lai skenētu un izkausētu. Apšuvuma materiāls tiek pievienots pulvera vai stieples veidā, un visbiežāk tiek izmantots pulvera veids.

Sinhronā lāzera apšuvums ir pulvera vai stiepļu apšuvuma materiālu nosūtīšana izkausētajā baseinā sinhroni caur sprauslu apšuvuma procesa laikā. Apšuvuma materiāls tiek pievienots pulvera vai stieples veidā, starp kuriem visbiežāk tiek izmantota pulvera forma.

Galvenais iepriekš iestatītā lāzera apšuvuma process ir: substrāta apšuvuma virsmas pirmapstrāde --- iepriekš iestatīts apšuvuma materiāls --- iepriekšēja uzsildīšana --- lāzera apšuvums --- pēc termiskā apstrāde.

Sinhronā lāzera apšuvuma galvenā procesa plūsma ir: substrāta apšuvuma virsmas pirmapstrāde --- priekšsildīšana --- sinhronā lāzera apšuvums --- pēc termiskā apstrāde.

Saskaņā ar procesa plūsmu ar lāzera apšuvumu saistītie procesi galvenokārt ir substrāta virsmas pirmapstrādes metode, apšuvuma materiāla padeves metode, priekšsildīšana un pēctermiskā apstrāde.

Lāzera darbības princips:

Pilns lāzerapšuvuma iekārtu komplekts sastāv no: lāzera, dzesēšanas bloka, pulvera padeves mehānisma, apstrādes galda u.c.

Lāzeru izvēle: galvenie lāzeru veidi atbalsta lāzera apšuvuma procesus, piemēram, CO2 lāzeri, cietvielu lāzeri, šķiedru lāzeri, pusvadītāju lāzeri utt.

Procesa parametri

Lāzera apšuvuma procesa parametri galvenokārt ietver lāzera jaudu, vietas diametru, apšuvuma ātrumu, defokusa daudzumu, pulvera padeves ātrumu, skenēšanas ātrumu, priekšsildīšanas temperatūru utt. Šiem parametriem ir liela ietekme uz apšuvuma slāņa atšķaidīšanas ātrumu, plaisām, virsmas raupjumu. un apšuvuma daļu kompaktums. Parametri ietekmē arī viens otru, kas ir ļoti sarežģīts process, un, lai kontrolētu šos parametrus lāzera apšuvuma procesa pieļaujamajā diapazonā, ir jāizmanto saprātīgas kontroles metodes.

Lāzera apšuvumam ir 3 svarīgi procesa parametri

lāzera jauda

Jo lielāka lāzera jauda, ​​jo lielāks ir izkausētā apšuvuma metāla daudzums un lielāka porainības iespējamība. Palielinoties lāzera jaudai, palielinās apšuvuma slāņa dziļums, apkārtējais šķidrais metāls spēcīgi svārstās, un dinamiskā sacietēšana kristalizējas, tādējādi poru skaits pakāpeniski samazinās vai pat tiek novērsts, kā arī pakāpeniski samazinās plaisas. Kad apšuvuma slāņa dziļums sasniedz robeždziļumu, palielinoties jaudai, paaugstinās pamatnes virsmas temperatūra, pastiprinās deformācijas un plaisāšanas parādība. Ja lāzera jauda ir pārāk maza, izkūst tikai virsmas pārklājums un substrāts nekust. Šajā laikā apšuvuma slāņa virsmā notiek lokāla plaisāšana. Sablīvēšanās, tukšumi utt. nespēj sasniegt virsmas apšuvuma mērķi.

Plankuma diametrs

Lāzera stars parasti ir apļveida. Apšuvuma slāņa platums galvenokārt ir atkarīgs no lāzera stara punkta diametra, vietas diametrs palielinās, un apšuvuma slānis kļūst platāks. Dažādi plankumu izmēri radīs izmaiņas enerģijas sadalījumā uz apšuvuma slāņa virsmas, un iegūtā apšuvuma slāņa morfoloģija un mikrostruktūras īpašības ir diezgan atšķirīgas. Vispārīgi runājot, apšuvuma slāņa kvalitāte ir labāka, ja plankuma izmērs ir mazs, un apšuvuma slāņa kvalitāte samazinās, palielinoties plankuma izmēram. Tomēr plankuma diametrs ir pārāk mazs, kas neveicina liela laukuma apšuvuma slāņa iegūšanu. [3]

Apšuvuma ātrums

Apšuvuma ātrumam V ir līdzīga ietekme kā lāzera jaudai P. Ja apšuvuma ātrums ir pārāk liels,sakausējuma pulverisnevar pilnībā izkausēt, un netiek sasniegts augstas kvalitātes apšuvuma efekts; ja apšuvuma ātrums ir pārāk zems, izkusušais baseins pastāv pārāk ilgi, pulveris ir pārdedzis, sakausējuma elementi tiek zaudēti un matricas siltuma padeve ir liela. palielinās deformācijas apjoms.

Lāzera apšuvuma parametri neatkarīgi neietekmē apšuvuma slāņa makroskopisko un mikroskopisko kvalitāti, bet gan ietekmē viens otru. Lai ilustrētu lāzera jaudas P, punkta diametra D un apšuvuma ātruma V visaptverošo efektu, tiek piedāvāts īpatnējās enerģijas Es jēdziens, proti:

Es=P/(DV)

Tas ir, apstarošanas enerģija uz laukuma vienību un tādi faktori kā lāzersjaudas blīvumsun apšuvuma ātrumu var uzskatīt kopā.

Īpatnējās enerģijas samazināšana ir izdevīga, lai samazinātu atšķaidīšanas ātrumu, un tai ir arī noteikta saistība ar apšuvuma slāņa biezumu. Pastāvīgas lāzera jaudas apstākļos apšuvuma slāņa atšķaidīšanas ātrums samazinās, palielinoties plankuma diametram, un, ja apšuvuma ātrums un vietas diametrs ir nemainīgs, apšuvuma slāņa atšķaidīšanas ātrums palielinās, palielinoties lāzera stara jaudai. Turklāt, palielinoties apšuvuma ātrumam, samazinās pamatnes kušanas dziļums, un samazinās apšuvuma slāņa atšķaidīšanas ātrums no pamatnes materiāla.

Daudzkārtu lāzera apšuvumā pārklāšanās ātrums ir galvenais ietekmējošais faktorsvirsmas raupjumsno apšuvuma slāņa. Palielinoties pārklāšanās ātrumam, apšuvuma slāņa virsmas raupjums samazinās, bet pārklāšanās daļas viendabīgumu ir grūti garantēt. Pārklāšanās zonas dziļums starp apšuvuma sliedēm atšķiras no apšuvuma sliežu centra dziļuma, kas ietekmē visa apšuvuma slāņa viendabīgumu. Turklāt tiks uzklāts vairākkārtējo apšuvuma atlikušais stiepes spriegums, kas palielinās lokālo kopējo sprieguma vērtību un palielinās apšuvuma slāņa plaisu jutību. Iepriekšēja uzsildīšana un rūdīšana var samazināt apšuvuma slāņa plaisāšanas tendenci.