Στην εφαρμογή καλουπιών, πινακίδων, αξεσουάρ υλικού, πινακίδων, πινακίδων κυκλοφορίας αυτοκινήτων και άλλων προϊόντων, οι παραδοσιακές διεργασίες διάβρωσης όχι μόνο προκαλούν περιβαλλοντική ρύπανση, αλλά και χαμηλή απόδοση. Οι παραδοσιακές εφαρμογές διεργασιών, όπως η κατεργασία, τα μεταλλικά απορρίμματα και τα ψυκτικά μέσα, μπορούν επίσης να προκαλέσουν περιβαλλοντική ρύπανση. Αν και η απόδοση έχει βελτιωθεί, η ακρίβεια δεν είναι υψηλή και οι αιχμηρές γωνίες δεν μπορούν να σκαλιστούν. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους βαθιάς σκάλισμα μετάλλου, η βαθιά σκάλισμα μετάλλου με λέιζερ έχει τα πλεονεκτήματα της μη ρυπογόνου, υψηλής ακρίβειας και ευέλικτου περιεχομένου σκάλισμα, που μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις σύνθετων διεργασιών σκάλισμα.
Τα συνηθισμένα υλικά για βαθιά σκάλισμα μετάλλου περιλαμβάνουν τον ανθρακούχο χάλυβα, τον ανοξείδωτο χάλυβα, το αλουμίνιο, τον χαλκό, τα πολύτιμα μέταλλα κ.λπ. Οι μηχανικοί διεξάγουν έρευνα παραμέτρων βαθιάς σκάλισμα υψηλής απόδοσης για διαφορετικά μεταλλικά υλικά.
Ανάλυση πραγματικής περίπτωσης:
Εξοπλισμός πλατφόρμας δοκιμής Carmanhaas 3D Galvo Head με φακό (F=163/210) πραγματοποιεί δοκιμή βαθιάς χάραξης. Το μέγεθος χάραξης είναι 10 mm×10 mm. Ορίζει τις αρχικές παραμέτρους χάραξης, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1. Αλλάζει τις παραμέτρους της διαδικασίας, όπως την ποσότητα αποεστίασης, το πλάτος παλμού, την ταχύτητα, το διάστημα πλήρωσης κ.λπ., χρησιμοποιεί τον ελεγκτή βαθιάς χάραξης για να μετρήσει το βάθος και να βρει τις παραμέτρους της διαδικασίας με το καλύτερο αποτέλεσμα χάραξης.
Πίνακας 1 Αρχικές παράμετροι βαθιάς σκάλισμα
Μέσω του πίνακα παραμέτρων διεργασίας, μπορούμε να δούμε ότι υπάρχουν πολλές παράμετροι που επηρεάζουν το τελικό αποτέλεσμα βαθιάς χάραξης. Χρησιμοποιούμε τη μέθοδο μεταβλητής ελέγχου για να βρούμε την επίδραση κάθε παραμέτρου διεργασίας στο αποτέλεσμα και τώρα θα τις ανακοινώσουμε μία προς μία.
01 Η επίδραση της αποεστίασης στο βάθος σκάλισμα
Αρχικά, χρησιμοποιήστε την πηγή λέιζερ οπτικών ινών Raycus, ισχύς: 100W, μοντέλο: RFL-100M για να χαράξετε τις αρχικές παραμέτρους. Πραγματοποιήστε τη δοκιμή χάραξης σε διαφορετικές μεταλλικές επιφάνειες. Επαναλάβετε τη χάραξη 100 φορές για 305 δευτερόλεπτα. Αλλάξτε την αποεστίαση και δοκιμάστε την επίδραση της αποεστίασης στο αποτέλεσμα χάραξης διαφορετικών υλικών.
Σχήμα 1 Σύγκριση της επίδρασης της αποεστίασης στο βάθος της χάραξης υλικού
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, μπορούμε να λάβουμε τα ακόλουθα σχετικά με το μέγιστο βάθος που αντιστοιχεί σε διαφορετικές ποσότητες αποεστίασης κατά τη χρήση του RFL-100M για βαθιά χάραξη σε διαφορετικά μεταλλικά υλικά. Από τα παραπάνω δεδομένα, συμπεραίνεται ότι η βαθιά χάραξη στην μεταλλική επιφάνεια απαιτεί μια συγκεκριμένη αποεστίαση για να επιτευχθεί το καλύτερο αποτέλεσμα χάραξης. Η αποεστίαση για χάραξη αλουμινίου και ορείχαλκου είναι -3 mm, και η αποεστίαση για χάραξη ανοξείδωτου χάλυβα και ανθρακούχου χάλυβα είναι -2 mm.
02 Η επίδραση του πλάτους παλμού στο βάθος σκάλισμα
Μέσω των παραπάνω πειραμάτων, επιτυγχάνεται η βέλτιστη ποσότητα αποεστίασης του RFL-100M σε βαθιά χάραξη με διαφορετικά υλικά. Χρησιμοποιήστε τη βέλτιστη ποσότητα αποεστίασης, αλλάξτε το πλάτος παλμού και την αντίστοιχη συχνότητα στις αρχικές παραμέτρους και οι άλλες παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες.
Αυτό συμβαίνει κυρίως επειδή κάθε πλάτος παλμού του λέιζερ RFL-100M έχει μια αντίστοιχη θεμελιώδη συχνότητα. Όταν η συχνότητα είναι χαμηλότερη από την αντίστοιχη θεμελιώδη συχνότητα, η ισχύς εξόδου είναι χαμηλότερη από τη μέση ισχύ και όταν η συχνότητα είναι υψηλότερη από την αντίστοιχη θεμελιώδη συχνότητα, η μέγιστη ισχύς μειώνεται. Η δοκιμή χάραξης πρέπει να χρησιμοποιεί το μεγαλύτερο πλάτος παλμού και τη μέγιστη χωρητικότητα για τη δοκιμή, επομένως η συχνότητα δοκιμής είναι η θεμελιώδης συχνότητα και τα σχετικά δεδομένα δοκιμής θα περιγραφούν λεπτομερώς στην ακόλουθη δοκιμή.
Η βασική συχνότητα που αντιστοιχεί σε κάθε πλάτος παλμού είναι: 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. Πραγματοποιήστε τη δοκιμή χάραξης μέσω του παραπάνω παλμού και συχνότητας. Το αποτέλεσμα της δοκιμής φαίνεται στο Σχήμα 2.
Σχήμα 2 Σύγκριση της επίδρασης του πλάτους παλμού στο βάθος χάραξης
Από το διάγραμμα φαίνεται ότι όταν το RFL-100M κάνει χάραξη, καθώς μειώνεται το πλάτος παλμού, μειώνεται αντίστοιχα και το βάθος χάραξης. Το βάθος χάραξης κάθε υλικού είναι το μεγαλύτερο στα 240 ns. Αυτό οφείλεται κυρίως στη μείωση της ενέργειας ενός παλμού λόγω της μείωσης του πλάτους παλμού, η οποία με τη σειρά της μειώνει τη ζημιά στην επιφάνεια του μεταλλικού υλικού, με αποτέλεσμα το βάθος χάραξης να γίνεται όλο και μικρότερο.
03 Επίδραση της συχνότητας στο βάθος χάραξης
Μέσω των παραπάνω πειραμάτων, επιτυγχάνεται η καλύτερη ποσότητα αποεστίασης και το πλάτος παλμού του RFL-100M κατά την χάραξη με διαφορετικά υλικά. Χρησιμοποιήστε την καλύτερη ποσότητα αποεστίασης και το πλάτος παλμού για να παραμείνουν αμετάβλητα, αλλάξτε τη συχνότητα και δοκιμάστε την επίδραση διαφορετικών συχνοτήτων στο βάθος χάραξης. Τα αποτελέσματα της δοκιμής φαίνονται στο Σχήμα 3.
Σχήμα 3 Σύγκριση της επίδρασης της συχνότητας στη βαθιά σκάλισμα υλικού
Από το διάγραμμα φαίνεται ότι όταν το λέιζερ RFL-100M χαράζει διάφορα υλικά, καθώς η συχνότητα αυξάνεται, το βάθος χάραξης κάθε υλικού μειώνεται ανάλογα. Όταν η συχνότητα είναι 100 kHz, το βάθος χάραξης είναι το μεγαλύτερο και το μέγιστο βάθος χάραξης του καθαρού αλουμινίου είναι 2,43 mm, 0,95 mm για τον ορείχαλκο, 0,55 mm για τον ανοξείδωτο χάλυβα και 0,36 mm για τον ανθρακούχο χάλυβα. Μεταξύ αυτών, το αλουμίνιο είναι το πιο ευαίσθητο στις αλλαγές στη συχνότητα. Όταν η συχνότητα είναι 600 kHz, η βαθιά χάραξη δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί στην επιφάνεια του αλουμινίου. Ενώ ο ορείχαλκος, ο ανοξείδωτος χάλυβας και ο ανθρακούχος χάλυβας επηρεάζονται λιγότερο από τη συχνότητα, παρουσιάζουν επίσης μια τάση μείωσης του βάθους χάραξης με την αυξανόμενη συχνότητα.
04 Επίδραση της ταχύτητας στο βάθος χάραξης
Σχήμα 4 Σύγκριση της επίδρασης της ταχύτητας σκαλίσματος στο βάθος σκαλίσματος
Από το διάγραμμα φαίνεται ότι καθώς αυξάνεται η ταχύτητα χάραξης, το βάθος χάραξης μειώνεται ανάλογα. Όταν η ταχύτητα χάραξης είναι 500 mm/s, το βάθος χάραξης κάθε υλικού είναι το μεγαλύτερο. Τα βάθη χάραξης του αλουμινίου, του χαλκού, του ανοξείδωτου χάλυβα και του ανθρακούχου χάλυβα είναι αντίστοιχα: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.
05 Η επίδραση της απόστασης πλήρωσης στο βάθος χάραξης
Σχήμα 5 Η επίδραση της πυκνότητας πλήρωσης στην αποτελεσματικότητα της χάραξης
Από το διάγραμμα φαίνεται ότι όταν η πυκνότητα πλήρωσης είναι 0,01 mm, τα βάθη χάραξης του αλουμινίου, του ορείχαλκου, του ανοξείδωτου χάλυβα και του ανθρακούχου χάλυβα είναι όλα μέγιστα και το βάθος χάραξης μειώνεται καθώς αυξάνεται το κενό πλήρωσης. Η απόσταση πλήρωσης αυξάνεται από 0,01 mm. Με την μέθοδο των 0,1 mm, ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση 100 χαρακτικών μειώνεται σταδιακά. Όταν η απόσταση πλήρωσης είναι μεγαλύτερη από 0,04 mm, το χρονικό εύρος σμίκρυνσης μειώνεται σημαντικά.
Συμπερασματικά
Μέσω των παραπάνω δοκιμών, μπορούμε να λάβουμε τις συνιστώμενες παραμέτρους διεργασίας για βαθιά σκάλισμα διαφορετικών μεταλλικών υλικών χρησιμοποιώντας το RFL-100M:
Ώρα δημοσίευσης: 11 Ιουλίου 2022