Parámetros del proceso de grabado profundo con láser de fibra para materiales metálicos

En la aplicación de moldes, letreros, accesorios de hardware, vallas publicitarias, placas de automóviles y otros productos, los procesos de corrosión tradicionales no solo causarán contaminación ambiental, sino también una baja eficiencia. Las aplicaciones de procesos tradicionales como el mecanizado, la chatarra y los refrigerantes también pueden causar contaminación ambiental. Aunque se ha mejorado la eficiencia, la precisión no es alta y no se pueden tallar ángulos agudos. En comparación con los métodos tradicionales de tallado profundo de metal, el tallado profundo de metal con láser tiene las ventajas de un contenido de tallado flexible, de alta precisión y libre de contaminación, que puede cumplir con los requisitos de procesos de tallado complejos.
Los materiales comunes para el tallado profundo de metales incluyen acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, metales preciosos, etc. Los ingenieros realizan investigaciones de parámetros de tallado profundo de alta eficiencia para diferentes materiales metálicos.

Análisis de caso real:
Equipo de plataforma de prueba Carmanhaas Empresa de escáner 3D Galvo China, 3D Galvo Head con lente （F = 163/210） realice una prueba de tallado profundo. El tamaño del grabado es de 10 mm × 10 mm. Configure los parámetros iniciales de grabado, como se muestra en la Tabla 1. Cambie los parámetros del proceso como la cantidad de desenfoque, ancho de pulso, velocidad, intervalo de llenado, etc., use el probador de tallado profundo para medir la profundidad y encuentre los parámetros del proceso con el mejor efecto de talla.

Tabla 1 Parámetros iniciales del tallado profundo

A través de la tabla de parámetros del proceso, podemos ver que hay muchos parámetros que tienen un impacto en el efecto final de grabado profundo. Usamos el método de la variable de control para encontrar el proceso del efecto de cada parámetro de proceso sobre el efecto, y ahora los anunciaremos uno por uno.

01 El efecto del desenfoque en la profundidad del tallado

Primero use la fuente láser de fibra Raycus, potencia: 100W, modelo: RFL-100M para grabar los parámetros iniciales. Realice la prueba de grabado en diferentes superficies metálicas. Repita el grabado 100 veces durante 305 s. Cambie el desenfoque y pruebe el efecto del desenfoque en el efecto de grabado de diferentes materiales.

Figura 1 Comparación del efecto del desenfoque en la profundidad del material tallado

Como se muestra en la Figura 1, podemos obtener lo siguiente acerca de la profundidad máxima correspondiente a diferentes cantidades de desenfoque cuando se usa RFL-100M para el grabado profundo en diferentes materiales metálicos. A partir de los datos anteriores, se concluye que el tallado profundo en la superficie del metal requiere un cierto desenfoque para obtener el mejor efecto de grabado. El desenfoque para grabar aluminio y latón es de -3 mm y el desenfoque para grabar acero inoxidable y acero al carbono es de -2 mm.

02 El efecto del ancho de pulso en la profundidad de tallado

Carmanhaas Fábrica de escáneres de grabado profundo, A través de los experimentos anteriores, se obtiene la cantidad de desenfoque óptima de RFL-100M en grabado profundo con diferentes materiales. Utilice la cantidad de desenfoque óptima, cambie el ancho del pulso y la frecuencia correspondiente en los parámetros iniciales, y otros parámetros permanecerán sin cambios.
Esto se debe principalmente a que cada ancho de pulso del láser RFL-100M tiene una frecuencia fundamental correspondiente. Cuando la frecuencia es menor que la frecuencia fundamental correspondiente, la potencia de salida es menor que la potencia promedio, y cuando la frecuencia es mayor que la frecuencia fundamental correspondiente, la potencia pico disminuirá. La prueba de grabado debe utilizar el ancho de pulso más grande y la capacidad máxima para la prueba, por lo que la frecuencia de prueba es la frecuencia fundamental, y los datos de prueba relevantes se describirán en detalle en la siguiente prueba.
La frecuencia fundamental correspondiente a cada ancho de pulso es: 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。 Realice la prueba de grabado a través del pulso y la frecuencia anteriores, el resultado de la prueba se muestra en la Figura 2

Figura 2 Comparación del efecto del ancho de pulso en la profundidad de grabado

Puede verse en la tabla que cuando el RFL-100M está grabando, a medida que disminuye el ancho del pulso, la profundidad de grabado disminuye en consecuencia. La profundidad de grabado de cada material es la mayor a 240 ns. Esto se debe principalmente a la disminución de la energía de un solo pulso debido a la reducción del ancho del pulso, que a su vez reduce el daño a la superficie del material metálico, lo que hace que la profundidad de grabado sea cada vez menor.

03 Influencia de la frecuencia en la profundidad de grabado

A través de los experimentos anteriores, se obtiene la mejor cantidad de desenfoque y ancho de pulso de RFL-100M cuando se graba con diferentes materiales. Utilice la mejor cantidad de desenfoque y ancho de pulso para permanecer sin cambios, cambie la frecuencia y pruebe el efecto de diferentes frecuencias en la profundidad de grabado. Los resultados de la prueba como se muestra en la Figura

Figura 3 Comparación de la influencia de la frecuencia en el tallado profundo del material

Puede verse en la tabla que cuando el láser RFL-100M está grabando varios materiales, a medida que aumenta la frecuencia, la profundidad de grabado de cada material disminuye en consecuencia. Cuando la frecuencia es de 100 kHz, la profundidad de grabado es la más grande y la profundidad máxima de grabado del aluminio puro es 2,43. mm, 0,95 mm para latón, 0,55 mm para acero inoxidable y 0,36 mm para acero al carbono. Entre ellos, el aluminio es el más sensible a los cambios de frecuencia. Cuando la frecuencia es de 600 kHz, no se puede realizar un grabado profundo en la superficie del aluminio. Si bien el latón, el acero inoxidable y el acero al carbono se ven menos afectados por la frecuencia, también muestran una tendencia a disminuir la profundidad del grabado con una frecuencia creciente.

04 Influencia de la velocidad en la profundidad de grabado

Figura 4 Comparación del efecto de la velocidad de tallado sobre la profundidad de tallado

Puede verse en la tabla que a medida que aumenta la velocidad de grabado, la profundidad de grabado disminuye en consecuencia. Cuando la velocidad de grabado es de 500 mm / s, la profundidad de grabado de cada material es la mayor. Las profundidades de grabado de aluminio, cobre, acero inoxidable y acero al carbono son respectivamente: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.

05 El efecto del espacio de relleno en la profundidad de grabado

Figura 5 El efecto de la densidad de llenado en la eficiencia del grabado

Se puede ver en la tabla que cuando la densidad de llenado es de 0.01 mm, las profundidades de grabado de aluminio, latón, acero inoxidable y acero al carbono son todas máximas, y la profundidad de grabado disminuye a medida que aumenta el espacio de llenado; el espacio de relleno aumenta de 0,01 mm En el proceso de 0,1 mm, el tiempo necesario para completar 100 grabados se acorta gradualmente. Cuando la distancia de llenado es superior a 0,04 mm, el intervalo de tiempo de acortamiento se reduce significativamente.

En conclusión
Carmanhaas Proveedor de sistemas de marcado y grabado láser ChinaA través de las pruebas anteriores, podemos obtener los parámetros de proceso recomendados para el tallado profundo de diferentes materiales metálicos utilizando RFL-100M: