3,378 matches
-
datelor obținute cu suprapunerea reprezentării curbei de portanță Abbott-Firestone În afară de rugozitatea formată ca urmare a trecerii laserului, suprafețele ce au fost inscripționate prezintă și o serie de abateri ce apar sub forma unor mici ondulații, rezultate ca urmare a pulsurilor fasciculului existente pe durata procesării. Acestea mai reprezintă totodată și mici denivelări periodice, având în general un caracter sinusoidal, care au fost provocate de vibrațiile sau mișcările periodice la prelucrarea mecanică prin procesele de așchiere și lustruire a suprafeței probei. Se
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
marcarea pieselor, date fiind dimensiunile și sensibilitatea sistemelor de acest tip. Capitolul 5 ANALIZA PRIN MICROSCOPIE ELECTRONICĂ A MARCAJELOR OBȚINUTE PRIN UTILIZAREA NANO ȘI FEMTO-LASERILOR 5.1. Analiza prin microscopie electronică SEM și EDAX a marcajelor realizate cu laser nanosecundă Fasciculul laser utilizat pentru inscripționare este de fapt o sursă termică de putere specifică foarte mare și de mare intensitate, ce poate fi concentrată într-o zonă activă foarte îngustă (de numai 1-2mm). Metalele și aliajele lor absorb radiații din domeniul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Metalele și aliajele lor absorb radiații din domeniul vizibil cu λ=1,06 μm în proporție de circa 40-60% din energia radiației, iar în domeniul infraroșu, pentru λ=10,6μm, absorb doar 3-10% din aceasta. Câmpul termic rezultat la contactul fasciculului laser cu metalul este alcătuit pe baza influențelor pe care o au totalitatea fenomenelor de transfer termic ce apar între raza laser și materialul supus topirii în fascicul laser și a fost studiat pe cale analitică și experimentală [30, 136, 137
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
10,6μm, absorb doar 3-10% din aceasta. Câmpul termic rezultat la contactul fasciculului laser cu metalul este alcătuit pe baza influențelor pe care o au totalitatea fenomenelor de transfer termic ce apar între raza laser și materialul supus topirii în fascicul laser și a fost studiat pe cale analitică și experimentală [30, 136, 137]. Metodele analitice care au fost până în prezent dezvoltate au reușit să evalueze cu suficientă acuratețe câmpurile termice. Dezvoltarea metodelor numerice de calcul, tehnologiile informatizate, metodele moderne de modelare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
matematică și în mod deosebit cele care se bazează pe modelarea prin element finit, au permis determinarea analitică și reprezentarea grafică a câmpurilor termice precum și a modului de repartiție a topiturilor rezultate ca urmare a expunerii materialului metalic la iradierea fasciculului laser. O reprezentare foarte schematică, dar sugestivă ale acestor fenomene se poate regăsi în Fig. 5.1, ce reproduce interacțiunea dintre fasciculul laser și metal, la expunerea unui metal la un fascicul concentrat și de mare putere [136, 138]. Fig
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
câmpurilor termice precum și a modului de repartiție a topiturilor rezultate ca urmare a expunerii materialului metalic la iradierea fasciculului laser. O reprezentare foarte schematică, dar sugestivă ale acestor fenomene se poate regăsi în Fig. 5.1, ce reproduce interacțiunea dintre fasciculul laser și metal, la expunerea unui metal la un fascicul concentrat și de mare putere [136, 138]. Fig. 5.1. Reprezentarea schematică a etapelor ce au loc la topirea în fascicul laser [136] 132 În prima etapă a expunerii, are
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ca urmare a expunerii materialului metalic la iradierea fasciculului laser. O reprezentare foarte schematică, dar sugestivă ale acestor fenomene se poate regăsi în Fig. 5.1, ce reproduce interacțiunea dintre fasciculul laser și metal, la expunerea unui metal la un fascicul concentrat și de mare putere [136, 138]. Fig. 5.1. Reprezentarea schematică a etapelor ce au loc la topirea în fascicul laser [136] 132 În prima etapă a expunerii, are loc transmiterea energiei fasciculului către electronii materialului metalic; ca urmare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
regăsi în Fig. 5.1, ce reproduce interacțiunea dintre fasciculul laser și metal, la expunerea unui metal la un fascicul concentrat și de mare putere [136, 138]. Fig. 5.1. Reprezentarea schematică a etapelor ce au loc la topirea în fascicul laser [136] 132 În prima etapă a expunerii, are loc transmiterea energiei fasciculului către electronii materialului metalic; ca urmare a acumulării de energie, are loc cea de-a doua etapă, care constă în topirea superficială a primelor straturi atomice și
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
la expunerea unui metal la un fascicul concentrat și de mare putere [136, 138]. Fig. 5.1. Reprezentarea schematică a etapelor ce au loc la topirea în fascicul laser [136] 132 În prima etapă a expunerii, are loc transmiterea energiei fasciculului către electronii materialului metalic; ca urmare a acumulării de energie, are loc cea de-a doua etapă, care constă în topirea superficială a primelor straturi atomice și difuzarea în continuare a căldurii către straturile următoare. În continuare, are loc cea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
încălzirea generală a piesei este mult redusă, iar zona influențată termic la procesarea laser se limitează extrem de mult, ca urmare a răcirii rapide a zonei de intervenție la efectuarea marcării. Atunci când radiația laser este focalizată la suprafața unui metal, radiația fasciculului este preluată în 133 interiorul unui strat de metal cu grosimea de 10-5 până la 10-4 mm. Această proprietate de a focaliza și de a îndepărta extrem de rapid cantitatea de căldură absorbită are drept consecință o depreciere minimă a calității suprafeței
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
calității suprafeței piesei marcate și obținerea unor precizii extrem de mari pentru zonele de procesare. Rezultatele experimentale obținute pe paleta din aliaj de aluminiu Fig. 5.4 prezintă imaginea SEM pentru liniile de inscripționare cu lungimi de ordinul milimetrilor, obținute cu fasciculul laser. Se observă caracteristica rugozității generale a suprafeței paletei șlefuite din aliaj de aluminiu, comparativ cu rugozitatea accentuată ce se regăsește pe linia de inscripționare. Fig. 5.4. Imagine SEM pentru liniile de inscripționare cu lungimi de ordinul milimetrilor, obținute
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Se observă caracteristica rugozității generale a suprafeței paletei șlefuite din aliaj de aluminiu, comparativ cu rugozitatea accentuată ce se regăsește pe linia de inscripționare. Fig. 5.4. Imagine SEM pentru liniile de inscripționare cu lungimi de ordinul milimetrilor, obținute cu fasciculul laser. Mărire X 100 Fig. 5.5. Caracterul discontinuu și pulsatoriu al inscripționării, datorat formării unor porțiuni foarte mici de material topit. Mărire X 200 La imagini SEM mărite (Fig. 5.5), se poate observa caracterul discontinuu și pulsatoriu al
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
inscripționării rezultate, prin formarea unor porțiuni foarte mici de material topit. Se pot identifica topiri locale și de formă circulară solidificate apoi cu suprapuneri parțiale ale materialului topit. Fig. 5.6 oferă evidențierea clară a caracteristicii de material topit în fasciculul laser, cu o vizualizare a caracteristicii pulsatorii a fasciculului. Se constată că inscripționarea prezintă o bună direcționalitate și tendința de copiere exactă a suprafeței aerofoliei. La expunerea pentru inscripționare în fascicul laser a paletelor, factorul ce poate diferenția calitativ între
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
material topit. Se pot identifica topiri locale și de formă circulară solidificate apoi cu suprapuneri parțiale ale materialului topit. Fig. 5.6 oferă evidențierea clară a caracteristicii de material topit în fasciculul laser, cu o vizualizare a caracteristicii pulsatorii a fasciculului. Se constată că inscripționarea prezintă o bună direcționalitate și tendința de copiere exactă a suprafeței aerofoliei. La expunerea pentru inscripționare în fascicul laser a paletelor, factorul ce poate diferenția calitativ între ele aceste suprafețe, este factorul de rugozitate Rk ce
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
oferă evidențierea clară a caracteristicii de material topit în fasciculul laser, cu o vizualizare a caracteristicii pulsatorii a fasciculului. Se constată că inscripționarea prezintă o bună direcționalitate și tendința de copiere exactă a suprafeței aerofoliei. La expunerea pentru inscripționare în fascicul laser a paletelor, factorul ce poate diferenția calitativ între ele aceste suprafețe, este factorul de rugozitate Rk ce se regăsește pe curbele Abbott-Firestone deja prezentate anterior. Conform acestor curbe (conform Fig. 4.9) a fost înregistrată 134 Fig. 5.6
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
diferenția calitativ între ele aceste suprafețe, este factorul de rugozitate Rk ce se regăsește pe curbele Abbott-Firestone deja prezentate anterior. Conform acestor curbe (conform Fig. 4.9) a fost înregistrată 134 Fig. 5.6. Evidențierea caracteristicii de material topit în fasciculul laser. Mărire X 400 pentru acest tip de palete o valoare Rk = 3,8µm pentru o valoare generală Ra= 1,27µm. Prin comparație cu valorile obținute prin trasarea curbei Abbott-Firestone, în acest caz, din imaginile de microscopie electronică obținute și
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
valoare de circa 10µm. Această valoare este cu mult mai mare decât aceea rezultată din profilograma trasată pentru paleta din aliaj de aluminiu, de aproximativ 2µm. Pentru cazurile de supra-inscripționare, valorile au fost obținute prin trecerea de două ori a fasciculului și suprapunerea acestor treceri. Se 135 constată o deteriorare puternică a zonei expuse fasciculului, cu depuneri masive de Al2O3 pe zonele marginale ale marcajului. Imagini SEM cu determinarea dimensională a caracteristicilor după realizarea supra inscripționării paletei din aliaj de aluminiu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
din profilograma trasată pentru paleta din aliaj de aluminiu, de aproximativ 2µm. Pentru cazurile de supra-inscripționare, valorile au fost obținute prin trecerea de două ori a fasciculului și suprapunerea acestor treceri. Se 135 constată o deteriorare puternică a zonei expuse fasciculului, cu depuneri masive de Al2O3 pe zonele marginale ale marcajului. Imagini SEM cu determinarea dimensională a caracteristicilor după realizarea supra inscripționării paletei din aliaj de aluminiu: a delimitarea lățimii de inscripționare și poziționarea masivă a oxidului de aluminiu pe direcția
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
caz, din imaginile de microscopie electronică obținute și măsurătorile efectuate la analiza SEM, s-a constat că lățimea benzii de inscripționare este de până la 90 µm, iar parametrul Rk poate fi aproximat la o valoare de circa 15µm. Zona expusă fasciculului laser și analizată EDX calitativ și cantitativ. Imagine SEI (de electroni secundari) Analiza EDX pentru redarea distribuției elementelor din straturile expuse la radiația laser Fig. 5.10 conține analiza EDX (realizată cu un spectrometru de raze X dispersiv în energie
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
analiza EDX (realizată cu un spectrometru de raze X dispersiv în energie (EDX), cu rezoluția la MnK de 130 eV), cu punerea în evidență a distribuției elementelor din straturile expuse la radiația laser. Analiza a fost efectuată în zona expusă fasciculului. Picurile corespund intensităților radiațiilor X caracteristice elementelor componente aflate în limita de detecție a aparatului, cu evidențierea oxizilor formați, în principal 137 de Al și de Mg formați - pe hărțile de distribuție pentru elementele identificate în microzona de analiză. În
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
hărțile de distribuție pentru elementele identificate în microzona de analiză. În Fig. 5.11 este redat buletinul de analiză EDX cantitativă, ce pune în evidență formarea cu precădere a oxizilor de Mg și Al, amplasați în zonele ce delimitează lateral fasciculul laser. Fig. 5.11. Buletin de analiză EDX cantitativă Fig. 5.12. Analiza de microscopie electronică SEM (pe direcția săgeții) a marcajului nanolaser. Mărire X 500 În Figura 5.14 se observă formațiunile de solidificare determinate de gradienții termici rezultați
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
5.11. Buletin de analiză EDX cantitativă Fig. 5.12. Analiza de microscopie electronică SEM (pe direcția săgeții) a marcajului nanolaser. Mărire X 500 În Figura 5.14 se observă formațiunile de solidificare determinate de gradienții termici rezultați după impactul fasciculului cu suprafața paletei. Nu apar zone cu microfisuri sau alte tipuri de defecte ca urmare a tensiunilor termice apărute la solidificarea aliajului. Nu se observă defecte de material ca urmare a realizării marcajului prin fascicul laser. Fig. 5.14. Imagine
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
gradienții termici rezultați după impactul fasciculului cu suprafața paletei. Nu apar zone cu microfisuri sau alte tipuri de defecte ca urmare a tensiunilor termice apărute la solidificarea aliajului. Nu se observă defecte de material ca urmare a realizării marcajului prin fascicul laser. Fig. 5.14. Imagine SEM de detaliu pentru vizualizarea profilului inferior al șanțului de marcaj și al pereților laterali. Mărire X 8.000 Rezultatele experimentale obținute pe paleta din superaliaj baza nichel de tip NIMONIC 75 Fig. 5.15
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
marcaj și al pereților laterali. Mărire X 8.000 Rezultatele experimentale obținute pe paleta din superaliaj baza nichel de tip NIMONIC 75 Fig. 5.15 conține imaginea SEM pentru liniile de inscripționare, ce au lungimi de ordinul milimetrilor obținute cu fasciculul laser. Se observă caracteristica rugozității generale a suprafeței paletei din superaliaj Nimonic 75, comparativ cu zona ce prezintă rugozitate accentuată și care se evidențiază pe linia de inscripționare. În Fig. 5.16, se poate observa caracterul discontinuu și pulsatoriu al
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
se poate observa caracterul discontinuu și pulsatoriu al inscripționării rezultate prin formarea unor porțiuni foarte mici de material topit. Materialul topit circular a solidificat apoi cu suprapuneri parțiale zonelor topite. Fig. 5.17 evidențiază clar caracteristica de material topit în fasciculul laser, cu o vizualizare a caracteristicii pulsatorie a fasciculului. Se observă inscripționarea cu o bună direcționalitate și copierea exactă a suprafeței aerofoliei. La expunerea pentru inscripționare în fascicul laser a paletelor, factorul de rugozitate Rk ce se regăsește pe curbele
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]