3,378 matches
-
ideea procesării rapide și de mare precizie a inscripționării paletelor, s-au realizat o serie de inscripționări prin iradierea cu pulsuri extrem de scurte, generate de un femtolaser. În astfel de aplicații, se consideră că nu există schimb de căldură între fascicul/puls laser și materialul inscripționat. Modalitatea rapidă de procesare a materialului poate conduce la o dispariție a tensiunilor induse termic, precum și la eliminarea unor degradări compoziționale. Aceste fenomene pot să apară la inscripționarea prin procedeul termic de iradiere laser a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
structuri amorfe rezultate din porțiuni de material topit și solidificat ultrarapid. Se constată că lățimea benzii de inscripționare este cu mult sub limita de inscripționare realizată anterior, care era de circa 85 90 μm și care a fost obținută cu fascicule laser ce au impulsuri de ordinul nanosecundelor. Se observă clar zona de material topit în fasciculul laser, dar și o restrângere puternică a zonelor influențate termic, zone ce sunt evidențiate prin depunerea locală a unor mici particule de oxizi. Fig
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de inscripționare este cu mult sub limita de inscripționare realizată anterior, care era de circa 85 90 μm și care a fost obținută cu fascicule laser ce au impulsuri de ordinul nanosecundelor. Se observă clar zona de material topit în fasciculul laser, dar și o restrângere puternică a zonelor influențate termic, zone ce sunt evidențiate prin depunerea locală a unor mici particule de oxizi. Fig. 5.59. Imagine SEM a zonei de inscripționare cu fascicul femtolaser. Mărire X 100 Fig. 5
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
clar zona de material topit în fasciculul laser, dar și o restrângere puternică a zonelor influențate termic, zone ce sunt evidențiate prin depunerea locală a unor mici particule de oxizi. Fig. 5.59. Imagine SEM a zonei de inscripționare cu fascicul femtolaser. Mărire X 100 Fig. 5.60. Aspectul general al marcajului, peste care se regăsesc depuneri discontinue și masive de oxizi de aluminiu. Mărire X 200 În Fig. 5.59, se constată că fasciculul de inscripționare creează o zonă îngustă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
SEM a zonei de inscripționare cu fascicul femtolaser. Mărire X 100 Fig. 5.60. Aspectul general al marcajului, peste care se regăsesc depuneri discontinue și masive de oxizi de aluminiu. Mărire X 200 În Fig. 5.59, se constată că fasciculul de inscripționare creează o zonă îngustă de marcare ce este însoțită, de-o parte și de cealaltă a zonei centrale topite, de cantități apreciabile de oxizi de alumină, ce se regăsesc depozitate fragmentat și cu o structură amorfă de-a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
a realizat topirea aliajului. Mărire X 2.000 Analiza de detaliu a zonei topite indică o topire de adâncime, cu divizare pe zone de topire, urmată de o solidificare ultrarapidă. Zona de solidificare este fragmentată în funcție de viteza de avans a fasciculului pe suprafața piesei. Rezultă structuri de solidificare rapidă cu o creștere pe verticală, care s-au dezvoltat în „conglomerate” de particule sferoidale și cu o structură amorfă. Fig. 5.63. Vizualizarea structurii de solidificare a pereților ce limitează zona de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
000 Fig. 5.64. Vizualizarea structurii de solidificare a pereților ce limitează zona de marcare femtolaser. Mărire X 8.000 157 Detaliile din imaginile de mai sus evidențiază în mod clar structura amorfă de solidificare ultrarapidă realizată în urma topirii în fascicul. De asemenea, sunt puse în evidență „conglomeratele” cu dezvoltare pe verticală, a unor depuneri de particule sferoidale solidificate ultrarapid, cu dimensiuni ale diametrului situate între 0,5-2,5 μm. Fig. 5.65. Imagine SEM a zonei de inscripționare a paletei
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
sunt puse în evidență „conglomeratele” cu dezvoltare pe verticală, a unor depuneri de particule sferoidale solidificate ultrarapid, cu dimensiuni ale diametrului situate între 0,5-2,5 μm. Fig. 5.65. Imagine SEM a zonei de inscripționare a paletei prin utilizarea fasciculului femtolaser. Mărire X 500 Fig. 5.66. Imagine a secțiunii zonei de marcaj a paletei. Mărire X 1.000 Fig. 5.67. Secțiune transversală în zona de inscripționare cu vizionarea profilului de secționare, precum și a depunerilor rezultate. Mărire X 2
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Fig. 5.69. Detaliu din zona de marcare, pentru evidențierea adâncimii și profilului rezultat ca urmare a topirii materialului. Mărire X 2.000 Se observă întreaga zonă de degajarea a materialului metalic topit în adâncime ca urmare a interacțiunii cu fasciculul femtolaser. Pe suprafața de inscripționare a paletei nu apar modificări importante de rugozitate. Rezultă o mică zonă de circa 5-8 microni pe care se află depuneri, ele fiind localizate de o parte și de alta a ”șanțului” de inscripționare. Nu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
experimentale obținute pe paleta din superaliaj baza nichel de tip NIMONIC 75 La examinarea probei, apar foarte multe similitudini ale marcajului cu acelea obținute pentru paletele fabricate din aliaj de aluminiu. În cazul acestui tip de marcaj, comportarea materialului în fasciculul femtolaser este relativ similară cu situația prezentată anterior. Fig. 5.70. Imagine SEM a zonei de marcare cu expunere la fascicul de tip femtolaser. Mărire X 100 Fig. 5.71. Identificarea dimensională a marcajului realizat cu femtolaserul. Mărire X 500
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cu acelea obținute pentru paletele fabricate din aliaj de aluminiu. În cazul acestui tip de marcaj, comportarea materialului în fasciculul femtolaser este relativ similară cu situația prezentată anterior. Fig. 5.70. Imagine SEM a zonei de marcare cu expunere la fascicul de tip femtolaser. Mărire X 100 Fig. 5.71. Identificarea dimensională a marcajului realizat cu femtolaserul. Mărire X 500 159 Valorile se situează, pentru marcajul ce reprezintă doar topirea propriu-zisă, la circa jumătate din valorile obținute la inscripționarea cu un
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
față de aliajul de aluminiu. Fig. 5.74. Se evidențiază caracterul de topitură solidificată amorf pe întreaga adâncime a marcajului. Mărire X 20.000 160 În cazul de supra-inscripționare, pentru care imaginile au fost obținute după trecerea de două ori a fasciculului și încercarea de suprapunere cât mai exactă a celor două treceri, se constată o anumită direcționalitate pe orizontală în solidificarea aliajului de pe pereții zonei ce a fost re expusă (dublu expusă) fasciculului femtolaser. Fig. 5.75. Imaginea zonei cu dublă
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fost obținute după trecerea de două ori a fasciculului și încercarea de suprapunere cât mai exactă a celor două treceri, se constată o anumită direcționalitate pe orizontală în solidificarea aliajului de pe pereții zonei ce a fost re expusă (dublu expusă) fasciculului femtolaser. Fig. 5.75. Imaginea zonei cu dublă expunere la trecerea fasciculului femtolaser. Mărire X 2.000 Fig. 5.76. Imaginea zonei cu dublă expunere la trecerea fasciculului femtolaser. Mărire X 20.000 După cum se poate observa din imaginile de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
suprapunere cât mai exactă a celor două treceri, se constată o anumită direcționalitate pe orizontală în solidificarea aliajului de pe pereții zonei ce a fost re expusă (dublu expusă) fasciculului femtolaser. Fig. 5.75. Imaginea zonei cu dublă expunere la trecerea fasciculului femtolaser. Mărire X 2.000 Fig. 5.76. Imaginea zonei cu dublă expunere la trecerea fasciculului femtolaser. Mărire X 20.000 După cum se poate observa din imaginile de microscopie electronică SEM din figurile de mai sus, se constată că apare
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
solidificarea aliajului de pe pereții zonei ce a fost re expusă (dublu expusă) fasciculului femtolaser. Fig. 5.75. Imaginea zonei cu dublă expunere la trecerea fasciculului femtolaser. Mărire X 2.000 Fig. 5.76. Imaginea zonei cu dublă expunere la trecerea fasciculului femtolaser. Mărire X 20.000 După cum se poate observa din imaginile de microscopie electronică SEM din figurile de mai sus, se constată că apare și o anumită „zonă de influență”, ce se manifestă printr-o deteriorare mai puternică pe orizontală
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
sus, se constată că apare și o anumită „zonă de influență”, ce se manifestă printr-o deteriorare mai puternică pe orizontală a suprafețelor re-solidificate. Acest aspect presupunem că este cauzat de juxtapunerea celor două zone de influență prin incidență cu fasciculul laser, fenomen ce a condus la formarea unui mic strat de oxizi pe suprafață. Fig. 5.77. Imagine SEM a zonei de inscripționare femtolaser. Mărire X 140 Fig. 5.78. Imagine a uneia dintre secțiunile din zona de marcaj a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
zona de circa 2-5 microni pe care se află depuneri, acestea fiind localizate de o parte și de alta a ”șanțului” de inscripționare. Se observă întreaga zonă de degajarea a materialului metalic topit în adâncime, ca urmare a interacțiunii cu fasciculul femtolaser precum și craterele create. Fig. 5.79. Secțiune transversală în zona de inscripționare, cu vizionarea profilului de secționare, precum și a depunerilor rezultate. Fig. 5.80. Detaliu din secționarea profilului și a zonei de fund a marcajului. Nu au fost evidențiate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fisuri sau alte tipuri de defecte induse. Mărire X 4.000 162 Rezultatele experimentale obținute pe paleta din superaliaj baza nichel de tip NIMONIC 86 Viteza mare de topire și solidificare a materialului, fenomen rezultat ca urmare a expunerii la fasciculul de tip femtolaser, poate asigura un mai mare grad de uniformitate a marcajului, în condițiile inducerii unei modificări minime a microstructurii paletei, adâncimea maximă de pătrundere putând fi de peste 20 μm. În principal, microstructura nu suferă modificări decât în direcția
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
a aliajului. Mărire X 1.000 163 În cazul marcajului femtolaser, contururile sunt mult mai bine precizate; măsurătorile de microscopie electronică au pus în evidență că lățimea obținută prin topirea aliajului este de 20 μm, în timp ce zona afectată de trecerea fasciculului laser este de circa 99 μm, iar adâncimea de topire de 25-30 μm. Pentru marcajul ce reprezintă topirea propriu-zisă, valorile se situează la circa jumătate din cele obținute la inscripționarea cu un laser cu impulsuri de ordinul nanosecundelor. În zona
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
propriu-zisă, valorile se situează la circa jumătate din cele obținute la inscripționarea cu un laser cu impulsuri de ordinul nanosecundelor. În zona pe care s-a realizat topirea apar o multitudine de formațiuni globulare ca rezultat al solidificării în urma trecerii fasciculului. Pereții profilului, obținuți după topire, sunt mult mai bine delimitați și relativ uniformi structural și morfologic. Structurile de formă globulară rezultate în urma solidificării topiturii au diametre de circa 2-5 μm. Fig. 5.87. Profilul în adâncime a zonei topite, cu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
formă cvasiglobulară. Mărire X 2.000 Fig. 5.88. Se evidențiază caracterul de topitură solidificată amorf, pe întreaga adâncime a marcajului. Pentru cazurile de supra-inscripționare, Figurile 5.89 - 5.93, valorile au fost obținute prin trecerea de două ori a fasciculului, în încercarea de suprapunere cât mai exactă a celor două treceri. După cum se poate observa din imaginile de microscopie electronică din figurile de mai jos, se constată că apare o anumită zonă de influența termică, cu o deteriorare mai puternică
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
o deteriorare mai puternică a zonei centrale a benzii de marcaj. Acest aspect este cauzat de juxtapunerea celor două zone de influență, ce a condus în final la formarea masivă a unor oxizi, rezultați ca urmare a expunerii duble la fascicul, în atmosferă fără protecție. Fig. 5.89. Imagine SEM a dublei inscripționări femtolaser a paletei. Mărire X 100 Fig. 5.90. Imagine SEM ce surprinde suprapunerea celor două treceri doar pentru banda din zona centrală. Mărire X 200 Apar depuneri
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
depuneri masive de oxizi pe zonele marginale ale marcajului și o diferențiere clară a celor două treceri, cu o îngustare a benzii de scanare și focalizare. În acest caz, devine relevantă și imposibilitatea suprapunerii exacte a celor două treceri ale fasciculului cu pulsuri de ordinul femtosecundelor. Din imaginile de microscopie electronică obținute și măsurătorile efectuate, la analiza SEM au rezultat câteva caracteristici geometrice cantitative și un aspect calitativ general al zonei supuse inscripționării. Fig. 5.91. Imagine SEM ce prezintă un
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
geometrice cantitative și un aspect calitativ general al zonei supuse inscripționării. Fig. 5.91. Imagine SEM ce prezintă un detaliu din zona de dublă inscripționare. Mărire X 500 Fig. 5.92. Imagine SEM ce redă un detaliu din inscripționarea cu fascicule suprapuse. Mărire X 2.000 Se constată că lățimea benzii afectate de inscripționare este de până la 100μm. Zonele de topire copiază geometria spotului și păstrează caracterul secvențial și proprietatea de solidificare rapidă la trecerea spotului peste suprafața aliajului. În zona
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Se constată că lățimea benzii afectate de inscripționare este de până la 100μm. Zonele de topire copiază geometria spotului și păstrează caracterul secvențial și proprietatea de solidificare rapidă la trecerea spotului peste suprafața aliajului. În zona de suprapunere a inscripționării în fascicul femtolaser, apar structuri amorfe ce nu se pot diferenția semnificativ față de zonele supuse unei singure treceri de marcare. Se remarcă o structură amorfă globulizată, însoțită de frecvente depuneri de oxizi. Sunt puse în evidență, pe suprafața dublu inscripționată, unele fragmente
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]