În aplicațiile de matrițe, semnalizare, accesorii hardware, panouri publicitare, plăcuțe de înmatriculare auto și alte produse, procesele tradiționale de coroziune nu numai că vor cauza poluarea mediului, dar și o eficiență scăzută. Aplicațiile tradiționale ale proceselor, cum ar fi prelucrarea prin prelucrare, deșeurile metalice și lichidele de răcire, pot, de asemenea, cauza poluarea mediului. Deși eficiența a fost îmbunătățită, precizia nu este mare, iar unghiurile ascuțite nu pot fi sculptate. Comparativ cu metodele tradiționale de sculptură în adâncime a metalului, sculptarea în adâncime a metalului cu laser are avantajele faptului că nu poluează, are o precizie ridicată și un conținut de sculptură flexibil, putând satisface cerințele proceselor complexe de sculptură.
Materialele comune pentru sculptarea adâncă a metalelor includ oțelul carbon, oțelul inoxidabil, aluminiul, cuprul, metalele prețioase etc. Inginerii efectuează cercetări de înaltă eficiență asupra parametrilor de sculptare adâncă pentru diferite materiale metalice.
Analiza cazului real:
Echipamentul platformei de testare Carmanhaas 3D Galvo Head cu lentilă (F=163/210) efectuează testul de sculptură în adâncime. Dimensiunea gravurii este de 10 mm × 10 mm. Setați parametrii inițiali ai gravurii, așa cum se arată în Tabelul 1. Modificați parametrii procesului, cum ar fi gradul de defocalizare, lățimea impulsului, viteza, intervalul de umplere etc., utilizați testerul de sculptură în adâncime pentru a măsura adâncimea și găsiți parametrii procesului cu cel mai bun efect de sculptură.
Tabelul 1 Parametrii inițiali ai sculpturii adânci
Prin intermediul tabelului cu parametrii de proces, putem observa că există mulți parametri care au un impact asupra efectului final al gravării în adâncime. Folosim metoda variabilelor de control pentru a afla efectul fiecărui parametru de proces asupra efectului, iar acum îi vom anunța unul câte unul.
01 Efectul defocalizării asupra adâncimii sculpturii
Mai întâi utilizați sursa laser cu fibră Raycus, putere: 100W, model: RFL-100M pentru a grava parametrii inițiali. Efectuați testul de gravare pe diferite suprafețe metalice. Repetați gravarea de 100 de ori timp de 305 secunde. Schimbați defocalizarea și testați efectul defocalizării asupra efectului de gravare al diferitelor materiale.
Figura 1 Comparație a efectului defocalizării asupra adâncimii sculptării materialului
După cum se arată în Figura 1, putem obține următoarele informații despre adâncimea maximă corespunzătoare diferitelor niveluri de defocalizare atunci când se utilizează RFL-100M pentru gravarea adâncă în diferite materiale metalice. Din datele de mai sus, se concluzionează că gravarea adâncă pe suprafața metalică necesită o anumită defocalizare pentru a obține cel mai bun efect de gravare. Defocalizarea pentru gravarea aluminiului și alamei este de -3 mm, iar defocalizarea pentru gravarea oțelului inoxidabil și a oțelului carbon este de -2 mm.
02 Efectul lățimii impulsului asupra adâncimii de sculptură
Prin experimentele de mai sus, s-a obținut cantitatea optimă de defocalizare a RFL-100M în gravarea profundă cu diferite materiale. Folosind cantitatea optimă de defocalizare, modificând lățimea impulsului și frecvența corespunzătoare în parametrii inițiali, ceilalți parametri rămân neschimbați.
Acest lucru se datorează în principal faptului că fiecare lățime a impulsului laserului RFL-100M are o frecvență fundamentală corespunzătoare. Când frecvența este mai mică decât frecvența fundamentală corespunzătoare, puterea de ieșire este mai mică decât puterea medie, iar când frecvența este mai mare decât frecvența fundamentală corespunzătoare, puterea de vârf va scădea. Testul de gravare trebuie să utilizeze cea mai mare lățime a impulsului și capacitatea maximă pentru testare, astfel încât frecvența de testare este frecvența fundamentală, iar datele de testare relevante vor fi descrise în detaliu în testul următor.
Frecvența fundamentală corespunzătoare fiecărei lățimi a impulsului este：240 ns, 10 kHz, 160 ns, 105 kHz, 130 ns, 119 kHz, 100 ns, 144 kHz, 58 ns, 179 kHz, 40 ns, 245 kHz, 20 ns, 490 kHz, 10 ns, 999 kHz。 Efectuați testul de gravare cu impulsurile și frecvența de mai sus, rezultatul testului este prezentat în Figura 2.
Figura 2 Comparație a efectului lățimii impulsului asupra adâncimii de gravare
Din diagramă se poate observa că atunci când RFL-100M gravează, pe măsură ce lățimea impulsului scade, adâncimea de gravare scade în mod corespunzător. Adâncimea de gravare a fiecărui material este cea mai mare, la 240 ns. Acest lucru se datorează în principal scăderii energiei impulsului individual din cauza reducerii lățimii impulsului, ceea ce, la rândul său, reduce deteriorarea suprafeței materialului metalic, rezultând o adâncime de gravare din ce în ce mai mică.
03 Influența frecvenței asupra adâncimii de gravare
Prin experimentele de mai sus, s-au obținut cele mai bune valori de defocalizare și lățime a impulsurilor cu RFL-100M atunci când se gravează cu diferite materiale. Folosind cele mai bune valori de defocalizare și lățime a impulsurilor pentru a rămâne neschimbate, modificați frecvența și testați efectul diferitelor frecvențe asupra adâncimii de gravare. Rezultatele testelor sunt așa cum se arată în Figura 3.
Figura 3 Comparație a influenței frecvenței asupra sculptării adânci a materialului
Din diagramă se poate observa că, atunci când laserul RFL-100M gravează diverse materiale, pe măsură ce frecvența crește, adâncimea de gravare a fiecărui material scade corespunzător. Când frecvența este de 100 kHz, adâncimea de gravare este cea mai mare, iar adâncimea maximă de gravare pentru aluminiul pur este de 2,43 mm, 0,95 mm pentru alamă, 0,55 mm pentru oțel inoxidabil și 0,36 mm pentru oțel carbon. Dintre acestea, aluminiul este cel mai sensibil la schimbările de frecvență. Când frecvența este de 600 kHz, gravarea profundă nu poate fi efectuată pe suprafața aluminiului. Deși alama, oțelul inoxidabil și oțelul carbon sunt mai puțin afectate de frecvență, acestea prezintă, de asemenea, o tendință de scădere a adâncimii de gravare odată cu creșterea frecvenței.
04 Influența vitezei asupra adâncimii de gravare
Figura 4 Comparație a efectului vitezei de sculptare asupra adâncimii de sculptare
Din diagramă se poate observa că, pe măsură ce viteza de gravare crește, adâncimea de gravare scade corespunzător. Când viteza de gravare este de 500 mm/s, adâncimea de gravare pentru fiecare material este cea mai mare. Adâncimile de gravare pentru aluminiu, cupru, oțel inoxidabil și oțel carbon sunt, respectiv: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.
05 Efectul spațierii de umplere asupra adâncimii de gravare
Figura 5 Efectul densității de umplere asupra eficienței gravării
Din grafic se poate observa că atunci când densitatea de umplere este de 0,01 mm, adâncimile de gravare pentru aluminiu, alamă, oțel inoxidabil și oțel carbon sunt toate maxime, iar adâncimea de gravare scade pe măsură ce spațiul de umplere crește; distanța de umplere crește de la 0,01 mm. În procesul de 0,1 mm, timpul necesar pentru a finaliza 100 de gravuri este scurtat treptat. Când distanța de umplere este mai mare de 0,04 mm, intervalul de timp de scurtare este redus semnificativ.
În concluzie
Prin testele de mai sus, putem obține parametrii de proces recomandați pentru sculptarea profundă a diferitelor materiale metalice folosind RFL-100M:
Data publicării: 11 iulie 2022