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激光打標有新突破,印刷行業將迎來大洗牌——紫外激光打標機的優勢有哪些

發布:2022-06-20 09:52作者:www.yattendonparish.com點擊:890次

激光打標有新突破,印刷行業將迎來大洗牌——紫外激光打標機的優勢有哪些:激光功率和焊接速度對氣孔的一個非常重要的影響氣孔數量與激光功率之間的關系表明,氣孔數量隨著激光功率的增加而增加。增加的功率被認為將熔融金屬加熱到非常高的溫度,產生金屬蒸氣,使熔融金屬浴不穩定并引起湍流。提高焊接速度和降低激光功率可減少金屬煙霧的形成,從而避免氣孔的形成。紫外激光打標是指一種激光打標工藝。其原理是利用激光束聚焦各種打標材料的表面。薄,可以實現很薄的打標,受熱范圍很小,熱效應也比較小,而且不存在材料著火問題,其優點是,可以適用于更廣泛的材料。
紫外激光打標的優勢
與紅外激光相比,紫外激光在355nm范圍內,采用三階腔內倍頻技術。紫外激光打標時激光束的焦點非常小,處理時的熱暴露范圍非常小,可以非常好。它降低了標記材料變形的風險,是精加工目的的理想選擇。主要用于精細食品貼標、藥品包裝貼標、線路板貼標、玻璃材料貼標等應用。
市場上的大多數激光應用都使用紅外激光發生器,例如二氧化碳、光纖、半導體和晶片。還包括綠光和紫外線。其中,紅外激光治療技術目前最為成熟。這類激光治療在工業上應用廣泛,但綠光激光和紫外激光的潛在市場也非常大。目前,這還沒有完全實現,尤其是紫外激光器的技術和市場開發潛力。
紫外激光打標常用于特殊材料的精細打標,是對打標功率要求較高的客戶的首選。紫外激光處理過程中的高能紫外光子分子直接作用于被處理物體的表面,迅速將分子從金屬或非金屬材料中去除。這種工作模式下的熱量產生非常低,這也不同于傳統的激光應用。
紫外激光打標對產品材料的打標效果更好,圖案清晰,結構精細。采用紫外激光處理時,材料受到機械沖擊的風險降低到1%,做工精細,質量穩定,加工能力強。高品質做工的好處更加明顯。我相信紫外激光器將代表未來激光器市場的其他技術創新和工業應用。
電子照相粉末涂料的工作原理類似于臺式激光打印機。后者利用靜電將墨粉顆粒分六步打印到紙張上:充電、曝光、顯影、轉印、涂抹和清潔。 Benning 和 Dalgarno (2018) 描述了一種基于單材料 L-PBF 膠帶的電子照相系統。 Eik、Mugaas 和 Carlsen (2014) 報告了用靜電粉末涂層處理的銅鐵雙金屬樣品。 Aerosint SA 成功開發了一種雙筒選擇性粉末分散劑,并將其應用于復雜的 SS 銅合金模型。該裝置基于受控的微氣流選擇性地工作,微氣流將灰塵顆粒吸引到圓柱形網中。然后將其從網格中彈出并放置在構建平臺上以形成設計模式。不正確的設置可能會導致某些點的灰塵意外損失,從而導致灰塵床受到污染。
曼徹斯特大學的研究人員展示了一種新的 L-PBF 多媒體策略,該策略將 L-PBF 系統與粉末薄膜和超聲波粉末分配器相結合。除塵刀片將形成最多的灰塵打碎。超聲波粉末分配器用于涂抹吸收一些細節的其他類型的粉末。在這兩個階段之間,根據 Glassschroeder、Prager 和 Zaeh (2015) 描述的操作原理,使用粉末微真空裝置去除多余的不可熔單層粉末。這種混合材料的沉積已被證明可以提高超聲輔助 L-PBF 粉末涂層的效率。使用上述實驗裝置制備了一系列 316L-Cu10Sn 雙金屬 3D 樣品,包括獅身人面像,并測試了這種新處理策略的可行性。
為了通過超聲波進料提高粉末流動的穩定性,Wei 等人。 (2020) 開發了一種用于超聲波送粉的微生物電機,該電機利用電機的高頻徑向振動來削弱電源噴嘴附近的粉末。包裝好的粉末。為了打印 FGM 組件,Wei 等人 (2019) 使用了六個超聲波粉末分配器來形成一個粉末供應單元。這些材料已用于生產 FGM 材料范圍內的 FGM 316L-Cu10Sn 渦輪板組件。曼徹斯特大學的研究人員使用相同的實驗系統從金屬、玻璃、金屬和聚合物中創建多種材料的樣品。
L-PBF 與其他增材制造技術的結合,如 L-DED、熔融涂層建模 (FDM)、激光制版印刷、立體光刻 (SLA) 和冷涂 (CS),也可以產生多材料組合物。然而,不同增材制造方法的整合會延長生產周期,并極大地限制了設計多材料零件的自由度,從而降低增材制造技術的優勢。此外,雙金屬樣品(由固化粉末和基材組成)也可以通過使用 L-PBF 在不同材料的基材上熔化粉末來獲得。
由于粉末床中不易消化的粉末材料作為支撐材料,L-PBF 可以打印復雜的幾何形狀。粉末噴涂方法,包括超聲波和靜電方法,是基本的粉末床技術。因此,這些送粉方式理論上可以用于從不同的材料制造具有復雜幾何形狀的產品。然而,如果僅選擇性地將材料施加到要鑄造的區域,則隨著印刷部分的高度增加,重力會導致未熔合的支撐粉末在靠近鑄造區域的邊緣處破裂。這是打印薄壁元件時的一個主要問題,并且極大地限制了可以使用新工藝打印的零件的幾何設計復雜性。
一個簡單的解決方案是增加粉末的涂抹面積,使粉末不會沿著打印件的邊緣堆積。然而,這種方法會導致兩種未融合的載體粉末的交叉污染。對傳統片狀粉末涂裝方法進行改進的雙層涂裝方法是實現L-PBF多材料粉末涂裝機理的最簡單方法。雖然沉積速度很快,但它只能產生材料在一個方向變化的組件。此外,粉末可能會受到高度交叉污染。超聲波振動粉末涂裝方法避免了上述問題,但涂裝效率低?;旌戏椒ńY合了葉面施用、真空抽吸和超聲波噴涂,是不同粉末空間分布的獨特解決方案。高粉塵消耗,減少粉塵交叉污染。同樣令人感興趣的是用于操作 3D L-PBF 零件的靜電粉末噴涂。此外,混合添加劑工藝中材料的分布受到逐漸加工的嚴重限制。因此,從隨機分布的材料創建 3D 截面是一項艱巨的任務。
在利弗莫爾國家實驗室進行的建模和模擬。 Lawrence 為單組分 L-PBF 的復雜熔體流動機制和失效形成的物理學奠定了基礎。本節主要介紹多材料 L-PBF 融合的行為建模和建模的最新研究。 L-PBF過程的模擬可分為宏觀、中觀和微觀三類。有限數量的研究基于 L-PBF 多媒體建模的宏觀和微觀方法。該領域的許多研究都是在介觀尺度上進行的。這些模擬通常涉及兩個階段:離散元建模 (DEM) 和計算流體動力學 (CFD) 建模。與單材料 L-PBF 模擬相比,多材料 L-PBF 模擬使用兩種或兩種以上的材料,對于同一粉塵層中的相應粉塵顆粒,必須確定材料的不同物理參數。
L-PBF 熔體的熱力學行為相當復雜。對流和馬蘭戈尼斥力是流體流動的主要力量。 1982 年,Haple 和 Roper 提出了 Marangoni 的對流理論來描述熔池的行為。他們發現熔池之間的溫差和表面張力產生了推動熔池移動并使液體循環的驅動力。在多組分 L-PBF 工藝中,熔體中不同元素的混合流動可能發生在尖銳材料或 FGM 結構的界面處。圖 4-b 顯示了用具有相似物理性質的 L-PBF 處理的銳邊雙金屬界面的微觀結構。兩項研究都表明,馬蘭戈尼對流取代了熔池。對流產生的環流改善了凝固區元素的分布,改善了材料的性能。熔池的元素首先混合,然后沿邊界重新分布。在 L-PBF Cu10Sn-Inconel718 的介觀模擬中也觀察到了由 Marangoni 對流引起的元素重排。
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