En l'aplicació de motlles, rètols, accessoris de maquinari, cartells publicitaris, matrícules d'automòbils i altres productes, els processos tradicionals de corrosió no només causen contaminació ambiental, sinó també una baixa eficiència. Les aplicacions de processos tradicionals com el mecanitzat, la ferralla metàl·lica i els refrigerants també poden causar contaminació ambiental. Tot i que l'eficiència s'ha millorat, la precisió no és alta i no es poden tallar angles aguts. En comparació amb els mètodes tradicionals de tallat profund de metall, el tallat profund de metall amb làser té els avantatges d'un contingut de tallat lliure de contaminació, d'alta precisió i flexible, que pot satisfer els requisits dels processos de tallat complexos.
Els materials comuns per a la talla profunda de metall inclouen acer al carboni, acer inoxidable, alumini, coure, metalls preciosos, etc. Els enginyers realitzen investigacions d'alta eficiència sobre paràmetres de talla profunda per a diferents materials metàl·lics.
Anàlisi de casos reals:
L'equip de plataforma de proves Carmanhaas 3D Galvo Head amb lent (F = 163/210) realitza una prova de tallat profund. La mida del gravat és de 10 mm × 10 mm. Establiu els paràmetres inicials del gravat, tal com es mostra a la Taula 1. Canvieu els paràmetres del procés, com ara la quantitat de desenfoque, l'amplada del pols, la velocitat, l'interval d'ompliment, etc., utilitzeu el provador de tallat profund per mesurar la profunditat i trobeu els paràmetres del procés amb el millor efecte de tallat.
Taula 1 Paràmetres inicials de la talla profunda
A través de la taula de paràmetres del procés, podem veure que hi ha molts paràmetres que tenen un impacte en l'efecte final del gravat profund. Utilitzem el mètode de la variable de control per trobar el procés de l'efecte de cada paràmetre del procés sobre l'efecte, i ara els anunciarem un per un.
01 L'efecte del desenfoque en la profunditat de gravat
Primer utilitzeu la font làser de fibra Raycus, potència: 100 W, model: RFL-100M per gravar els paràmetres inicials. Realitzeu la prova de gravat en diferents superfícies metàl·liques. Repetiu el gravat 100 vegades durant 305 s. Canvieu el desenfoque i proveu l'efecte del desenfoque sobre l'efecte de gravat de diferents materials.
Figura 1 Comparació de l'efecte del desenfoque sobre la profunditat del tallat del material
Com es mostra a la Figura 1, podem obtenir el següent sobre la profunditat màxima corresponent a diferents quantitats de desenfoque quan s'utilitza RFL-100M per al gravat profund en diferents materials metàl·lics. A partir de les dades anteriors, es conclou que el gravat profund a la superfície metàl·lica requereix un cert desenfoque per obtenir el millor efecte de gravat. El desenfoque per al gravat d'alumini i llautó és de -3 mm, i el desenfoque per al gravat d'acer inoxidable i acer al carboni és de -2 mm.
02 L'efecte de l'amplada del pols sobre la profunditat de tall
A través dels experiments anteriors, s'obté la quantitat òptima de desenfoque de RFL-100M en gravat profund amb diferents materials. Utilitzeu la quantitat òptima de desenfoque, canvieu l'amplada del pols i la freqüència corresponent als paràmetres inicials i la resta de paràmetres romanen sense canvis.
Això es deu principalment al fet que cada amplada de pols del làser RFL-100M té una freqüència fonamental corresponent. Quan la freqüència és inferior a la freqüència fonamental corresponent, la potència de sortida és inferior a la potència mitjana, i quan la freqüència és superior a la freqüència fonamental corresponent, la potència màxima disminuirà. La prova de gravat ha d'utilitzar l'amplada de pols més gran i la capacitat màxima per a la prova, de manera que la freqüència de prova és la freqüència fonamental, i les dades de prova rellevants es descriuran detalladament a la prova següent.
La freqüència fonamental corresponent a cada amplada de pols és: 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. Realitzeu la prova de gravat mitjançant el pols i la freqüència anteriors. El resultat de la prova es mostra a la Figura 2.
Figura 2 Comparació de l'efecte de l'amplada del pols sobre la profunditat del gravat
Es pot veure al gràfic que quan l'RFL-100M està gravant, a mesura que l'amplada del pols disminueix, la profunditat de gravat disminueix en conseqüència. La profunditat de gravat de cada material és la més gran, amb 240 ns. Això es deu principalment a la disminució de l'energia del pols individual a causa de la reducció de l'amplada del pols, que al seu torn redueix el dany a la superfície del material metàl·lic, fent que la profunditat de gravat sigui cada cop més petita.
03 Influència de la freqüència en la profunditat del gravat
A través dels experiments anteriors, s'obtenen la millor quantitat de desenfocament i amplada de pols de l'RFL-100M en gravar amb diferents materials. Utilitzeu la millor quantitat de desenfocament i amplada de pols per mantenir-la sense canvis, canvieu la freqüència i proveu l'efecte de diferents freqüències sobre la profunditat de gravat. Els resultats de la prova es mostren a la Figura 3.
Figura 3 Comparació de la influència de la freqüència en el tallat profund del material
Es pot veure al gràfic que quan el làser RFL-100M grava diversos materials, a mesura que augmenta la freqüència, la profunditat de gravat de cada material disminueix en conseqüència. Quan la freqüència és de 100 kHz, la profunditat de gravat és la més gran, i la profunditat màxima de gravat de l'alumini pur és de 2,43 mm, 0,95 mm per al llautó, 0,55 mm per a l'acer inoxidable i 0,36 mm per a l'acer al carboni. D'entre ells, l'alumini és el més sensible als canvis de freqüència. Quan la freqüència és de 600 kHz, no es pot realitzar un gravat profund a la superfície de l'alumini. Tot i que el llautó, l'acer inoxidable i l'acer al carboni es veuen menys afectats per la freqüència, també mostren una tendència a disminuir la profunditat de gravat a mesura que augmenta la freqüència.
04 Influència de la velocitat en la profunditat de gravat
Figura 4 Comparació de l'efecte de la velocitat de tall sobre la profunditat de tall
Es pot veure al gràfic que a mesura que augmenta la velocitat de gravat, la profunditat de gravat disminueix en conseqüència. Quan la velocitat de gravat és de 500 mm/s, la profunditat de gravat de cada material és la més gran. Les profunditats de gravat d'alumini, coure, acer inoxidable i acer al carboni són respectivament: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.
05 L'efecte de l'espaiat d'ompliment sobre la profunditat del gravat
Figura 5 L'efecte de la densitat d'ompliment sobre l'eficiència del gravat
Es pot veure al gràfic que quan la densitat d'ompliment és de 0,01 mm, les profunditats de gravat d'alumini, llautó, acer inoxidable i acer al carboni són totes màximes, i la profunditat de gravat disminueix a mesura que augmenta el buit d'ompliment; l'espaiat d'ompliment augmenta de 0,01 mm en el procés de 0,1 mm, el temps necessari per completar 100 gravats es redueix gradualment. Quan la distància d'ompliment és superior a 0,04 mm, el rang de temps d'escurçament es redueix significativament.
En conclusió
A través de les proves anteriors, podem obtenir els paràmetres de procés recomanats per al tallat profund de diferents materials metàl·lics utilitzant RFL-100M:
Data de publicació: 11 de juliol de 2022