4,553 matches
-
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]. Metodele analitice care au fost până în prezent dezvoltate au reușit să evalueze cu suficientă acuratețe câmpurile termice. Dezvoltarea metodelor numerice de calcul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 matematică
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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. 5
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 loc
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 difuzarea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
urmată de vaporizare de componente de aliere și evacuarea prin excavare de stropi de metal topit Ca urmare a faptului că densitatea de energie este strict localizată, 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
faptului că densitatea de energie este strict localizată, 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 cu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 inscripționării
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 ele
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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. Evidențierea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 măsurătorile
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 (EDX
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 (EDX), cu rezoluția la MnK de 130 eV), cu punerea în evidență a distribuției elementelor din straturile expuse la radiația laser. Analiza a fost
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
expuse la radiația laser Fig. 5.10 conține 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
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 după
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 conține
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 inscripționării
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 Abbott-Firestone
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
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 Abbott-Firestone deja prezentate anterior (conform Fig. 5.9) are o valoare Rk = 2µm pentru o valoare generală a Ra= 1,20µm. Prin comparație cu valorile obținute prin trasarea curbei
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
au rezultat câteva caracteristici geometrice cantitative și repetitive ale inscripționării precum și un aspect calitativ general bun al zonei supuse acestui proces. 139 Fig. 5.15. Imagine SEM pentru liniile de inscripționare, ce au lungimi de ordinul milimetrilor, obținute cu fasciculul laser. Mărire X 100 Fig. 5.16. Caracterul discontinuu și pulsatoriu a inscripționării rezultate prin formarea unor porțiuni foarte mici de material topit. Mărire X 200 Fig. 5.17. Evidențierea caracteristicii de material topit în fasciculul laser pulsatoriu. Mărire X 400
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
milimetrilor, obținute cu fasciculul laser. Mărire X 100 Fig. 5.16. Caracterul discontinuu și pulsatoriu a inscripționării rezultate prin formarea unor porțiuni foarte mici de material topit. Mărire X 200 Fig. 5.17. Evidențierea caracteristicii de material topit în fasciculul laser pulsatoriu. Mărire X 400 Fig. 5.18. Imagini SEM cu determinarea dimensională a caracteristicilor optime de inscripționare a paletei. Mărire X 1.000, detaliu X 2.000 140 Fig. 5.19. Determinarea dimensională a caracteristicilor de inscripționare pentru o putere
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
rezultați din topirea superficială a exteriorului paletei. Contururile de inscripționare nu se mai mențin și calitatea inscripționării scade (conform Fig. 5.20). Fig. 5.23 conține analiza EDX cu punerea în evidență a distribuției elementelor din straturile expuse la radiația laser. Analiza a fost efectuată în zona expusă fasciculului din zona asociată imaginii SEI. Picurile corespund intensităților radiațiilor X caracteristice elementelor identificate, în limita de detecție a aparatului cu evidențierea oxizilor. S-a identificat și existența unor silicați de tip silico-calciu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
existența unor silicați de tip silico-calciu și potasiu, ce au impurificat zona la operațiile de debitare a paletei. În Fig. 5.24 este prezentat buletinul de analiză cantitativă EDX. Analiza pune în evidență distribuția elementelor în zona expusă la radiația laser. În zona inscripționată se observă o ușoară pierdere prin evaporare a elementelor constitutive din stratul superficial al paletei și formarea cu precădere a unor oxizi de Al-Fe-Ti. Fig. 5.21. Zona expusă fasciculului laser și analizată EDX calitativ și cantitativ
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
elementelor în zona expusă la radiația laser. În zona inscripționată se observă o ușoară pierdere prin evaporare a elementelor constitutive din stratul superficial al paletei și formarea cu precădere a unor oxizi de Al-Fe-Ti. Fig. 5.21. Zona expusă fasciculului laser și analizată EDX calitativ și cantitativ. Imagine SEI (de electroni secundari).Mărire X 2000 Fig. 5.22. Analiza EDX asociată imaginii SEI pune în evidență hărțile de distribuție pentru Cr și Ni în zona expusă fasciculului și formarea de oxizi
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]