Parametri del processo di incisione profonda con laser a fibra per materiali metallici

Nell'applicazione di stampi, insegne, accessori hardware, cartelloni pubblicitari, targhe automobilistiche e altri prodotti, i processi di corrosione tradizionali non solo causeranno inquinamento ambientale, ma anche una bassa efficienza. Anche le applicazioni di processo tradizionali come la lavorazione meccanica, rottami metallici e refrigeranti possono causare inquinamento ambientale. Sebbene l'efficienza sia stata migliorata, la precisione non è elevata e gli angoli acuti non possono essere intagliati. Rispetto ai metodi di intaglio profondo del metallo tradizionale, l'intaglio profondo del metallo laser presenta i vantaggi di un contenuto di intaglio privo di inquinamento, di alta precisione e flessibile, che può soddisfare i requisiti di processi di intaglio complessi.
I materiali comuni per l'intaglio profondo del metallo includono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, alluminio, rame, metalli preziosi, ecc. Gli ingegneri conducono ricerche sui parametri di intaglio profondo ad alta efficienza per diversi materiali metallici.

Analisi del caso reale:
Testare le attrezzature della piattaforma Carmanhaas Azienda di scanner 3D Galvo Cina, Testa 3D Galvo con lente （F = 163/210） eseguire il test di intaglio profondo. La dimensione dell'incisione è 10 mm × 10 mm. Impostare i parametri iniziali dell'incisione, come mostrato nella Tabella 1. Modificare i parametri del processo come la quantità di sfocatura, la larghezza dell'impulso, la velocità, l'intervallo di riempimento, ecc., Utilizzare il tester per intaglio profondo per misurare la profondità e trovare i parametri del processo con il miglior effetto di intaglio.

Tabella 1 Parametri iniziali dell'intaglio profondo

Attraverso la tabella dei parametri di processo, possiamo vedere che ci sono molti parametri che hanno un impatto sull'effetto finale dell'incisione profonda. Usiamo il metodo della variabile di controllo per trovare il processo dell'effetto di ciascun parametro del processo sull'effetto, e ora li annunceremo uno per uno.

01 L'effetto della sfocatura sulla profondità di intaglio

Utilizzare prima la sorgente laser a fibra Raycus, potenza: 100 W, modello: RFL-100M per incidere i parametri iniziali. Eseguire il test di incisione su diverse superfici metalliche. Ripeti l'incisione 100 volte per 305 s. Modificare la sfocatura e testare l'effetto della sfocatura sull'effetto dell'incisione di diversi materiali.

Figura 1 Confronto dell'effetto della sfocatura sulla profondità dell'intaglio del materiale

Come mostrato nella Figura 1, possiamo ottenere quanto segue sulla profondità massima corrispondente a diverse quantità di sfocatura quando si utilizza RFL-100M per l'incisione profonda in diversi materiali metallici. Dai dati di cui sopra, si conclude che l'intaglio profondo sulla superficie metallica richiede una certa sfocatura per ottenere il miglior effetto di incisione. La sfocatura per l'incisione di alluminio e ottone è di -3 mm e la sfocatura per l'incisione di acciaio inossidabile e acciaio al carbonio è di -2 mm.

02 L'effetto dell'ampiezza dell'impulso sulla profondità di intaglio

Carmanhaas Fabbrica di scanner per incisioni profonde, Attraverso gli esperimenti di cui sopra, si ottiene la quantità di sfocatura ottimale di RFL-100M nell'incisione profonda con materiali diversi. Utilizzare la quantità di sfocatura ottimale, modificare l'ampiezza dell'impulso e la frequenza corrispondente nei parametri iniziali e gli altri parametri rimangono invariati.
Ciò è principalmente dovuto al fatto che ciascuna larghezza di impulso del laser RFL-100M ha una frequenza fondamentale corrispondente. Quando la frequenza è inferiore alla frequenza fondamentale corrispondente, la potenza di uscita è inferiore alla potenza media e quando la frequenza è superiore alla frequenza fondamentale corrispondente, la potenza di picco diminuisce. Il test di incisione deve utilizzare la massima larghezza di impulso e la massima capacità per il test, quindi la frequenza del test è la frequenza fondamentale ei dati di test pertinenti saranno descritti in dettaglio nel test seguente.
La frequenza fondamentale corrispondente a ciascuna larghezza di impulso è ： 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。 Eseguire il test di incisione attraverso l'impulso e la frequenza sopra, il risultato del test è mostrato in Figura 2

Figura 2 Confronto dell'effetto dell'ampiezza dell'impulso sulla profondità di incisione

Si può vedere dal grafico che quando RFL-100M sta incidendo, al diminuire dell'ampiezza dell'impulso, la profondità dell'incisione diminuisce di conseguenza. La profondità di incisione di ogni materiale è la più grande a 240 ns. Ciò è dovuto principalmente alla diminuzione dell'energia del singolo impulso dovuta alla riduzione dell'ampiezza dell'impulso, che a sua volta riduce il danneggiamento della superficie del materiale metallico, con conseguente diminuzione della profondità di incisione.

03 Influenza della frequenza sulla profondità di incisione

Attraverso gli esperimenti di cui sopra, si ottengono la migliore quantità di sfocatura e larghezza di impulso di RFL-100M quando si incide con materiali diversi. Utilizzare la quantità di sfocatura e la larghezza dell'impulso migliori per rimanere invariate, modificare la frequenza e testare l'effetto delle diverse frequenze sulla profondità di incisione. I risultati del test Come mostrato in Figura

Figura 3 Confronto dell'influenza della frequenza sulla scultura profonda del materiale

Si può vedere dal grafico che quando il laser RFL-100M incide vari materiali, all'aumentare della frequenza, la profondità di incisione di ciascun materiale diminuisce di conseguenza. Quando la frequenza è 100 kHz, la profondità di incisione è la massima e la profondità di incisione massima dell'alluminio puro è 2,43. mm, 0,95 mm per ottone, 0,55 mm per acciaio inossidabile e 0,36 mm per acciaio al carbonio. Tra questi, l'alluminio è il più sensibile ai cambiamenti di frequenza. Quando la frequenza è di 600 kHz, non è possibile eseguire incisioni profonde sulla superficie dell'alluminio. Mentre ottone, acciaio inossidabile e acciaio al carbonio sono meno influenzati dalla frequenza, mostrano anche una tendenza a diminuire la profondità di incisione con l'aumentare della frequenza.

04 Influenza della velocità sulla profondità di incisione

Figura 4 Confronto dell'effetto della velocità di intaglio sulla profondità di intaglio

Si può vedere dalla tabella che all'aumentare della velocità di incisione, la profondità di incisione diminuisce di conseguenza. Quando la velocità di incisione è di 500 mm / s, la profondità di incisione di ciascun materiale è la più grande. Le profondità di incisione di alluminio, rame, acciaio inossidabile e acciaio al carbonio sono rispettivamente: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.

05 L'effetto della spaziatura di riempimento sulla profondità dell'incisione

Figura 5 L'effetto della densità di riempimento sull'efficienza dell'incisione

Si può vedere dal grafico che quando la densità di riempimento è 0,01 mm, le profondità di incisione di alluminio, ottone, acciaio inossidabile e acciaio al carbonio sono tutte massime e la profondità di incisione diminuisce all'aumentare dello spazio di riempimento; la distanza di riempimento aumenta da 0,01 mm. Nel processo di 0,1 mm, il tempo necessario per completare 100 incisioni viene gradualmente ridotto. Quando la distanza di riempimento è maggiore di 0,04 mm, l'intervallo di tempo di accorciamento si riduce notevolmente.

In conclusione
Carmanhaas Fornitore di sistemi di marcatura e incisione laser Cina, Attraverso i test di cui sopra, possiamo ottenere i parametri di processo consigliati per l'intaglio profondo di diversi materiali metallici utilizzando RFL-100M: