Pri uporabi kalupov, znakov, strojne opreme, reklamnih panojev, avtomobilskih registrskih tablic in drugih izdelkov tradicionalni postopki korozije ne povzročajo le onesnaževanja okolja, temveč tudi nizko učinkovitost. Tradicionalne aplikacije postopkov, kot so strojna obdelava, kovinski odpadki in hladilna sredstva, lahko prav tako povzročijo onesnaževanje okolja. Čeprav se je učinkovitost izboljšala, natančnost ni visoka in ni mogoče izrezovati ostrih kotov. V primerjavi s tradicionalnimi metodami globokega rezbarjenja kovin ima lasersko globoko rezbarjenje kovin prednosti neškodljivosti, visoke natančnosti in prilagodljivosti vsebine rezbarjenja, kar lahko izpolni zahteve kompleksnih postopkov rezbarjenja.
Med običajne materiale za globoko rezbarenje kovin spadajo ogljikovo jeklo, nerjaveče jeklo, aluminij, baker, plemenite kovine itd. Inženirji izvajajo raziskave parametrov visoko učinkovitega globokega rezbarjenja za različne kovinske materiale.
Analiza dejanskega primera:
Testna platforma Carmanhaas 3D Galvo Head z lečo (F=163/210) izvaja test globokega rezbarjenja. Velikost gravure je 10 mm × 10 mm. Nastavite začetne parametre graviranja, kot je prikazano v tabeli 1. Spremenite procesne parametre, kot so količina defokusiranja, širina impulza, hitrost, interval polnjenja itd., s testerjem globokega rezbarjenja izmerite globino in poiščite procesne parametre z najboljšim učinkom rezbarjenja.
Tabela 1 Začetni parametri globokega rezbarjenja
Iz tabele procesnih parametrov lahko vidimo, da na končni učinek globokega graviranja vpliva veliko parametrov. Za določitev vpliva vsakega procesnega parametra na učinek uporabimo metodo krmilnih spremenljivk, ki jih bomo zdaj predstavili enega za drugim.
01 Vpliv defokusiranja na globino rezbarjenja
Najprej uporabite vlakneni laserski vir Raycus, moč: 100 W, model: RFL-100M, za graviranje začetnih parametrov. Izvedite preizkus graviranja na različnih kovinskih površinah. Graviranje ponovite 100-krat po 305 sekund. Spremenite defokusiranje in preizkusite učinek defokusiranja na učinek graviranja različnih materialov.
Slika 1 Primerjava vpliva defokusiranja na globino rezbarjenja materiala
Kot je prikazano na sliki 1, lahko dobimo naslednje podatke o največji globini, ki ustreza različnim stopnjam defokusiranja pri uporabi RFL-100M za globoko graviranje v različne kovinske materiale. Iz zgornjih podatkov je mogoče sklepati, da globoko graviranje na kovinski površini zahteva določeno defokusiranje, da dosežemo najboljši učinek graviranja. Defokusiranje za graviranje aluminija in medenine je -3 mm, defokusiranje za graviranje nerjavečega jekla in ogljikovega jekla pa -2 mm.
02 Vpliv širine impulza na globino rezbarjenja
Z zgornjimi poskusi je bila dosežena optimalna količina defokusiranja RFL-100M pri globokem graviranju z različnimi materiali. Uporabite optimalno količino defokusiranja, spremenite širino impulza in ustrezno frekvenco v začetnih parametrih, ostali parametri pa ostanejo nespremenjeni.
To je predvsem zato, ker ima vsaka širina impulza laserja RFL-100M ustrezno osnovno frekvenco. Ko je frekvenca nižja od ustrezne osnovne frekvence, je izhodna moč nižja od povprečne moči, ko pa je frekvenca višja od ustrezne osnovne frekvence, se bo največja moč zmanjšala. Pri gravurnem testu je treba uporabiti največjo širino impulza in največjo zmogljivost, zato je preskusna frekvenca osnovna frekvenca, ustrezni podatki testa pa bodo podrobneje opisani v naslednjem testu.
Osnovna frekvenca, ki ustreza vsaki širini impulza, je: 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. Izvedite test graviranja z zgornjim impulzom in frekvenco, rezultat testa je prikazan na sliki 2.
Slika 2 Primerjava vpliva širine impulza na globino graviranja
Iz grafikona je razvidno, da se pri graviranju z RFL-100M z zmanjševanjem širine impulza ustrezno zmanjšuje tudi globina graviranja. Globina graviranja vsakega materiala je največja pri 240 ns. To je predvsem posledica zmanjšanja energije posameznega impulza zaradi zmanjšanja širine impulza, kar posledično zmanjšuje poškodbe površine kovinskega materiala, zaradi česar je globina graviranja vedno manjša.
03 Vpliv frekvence na globino graviranja
Z zgornjimi poskusi sta bila dosežena najboljša količina defokusiranja in širina impulza RFL-100M pri graviranju z različnimi materiali. Uporabite najboljšo količino defokusiranja in širino impulza, da ostaneta nespremenjeni, spremenite frekvenco in preizkusite vpliv različnih frekvenc na globino graviranja. Rezultati preizkusa so prikazani na sliki 3.
Slika 3 Primerjava vpliva frekvence na globoko rezbarenje materiala
Iz grafikona je razvidno, da se pri graviranju različnih materialov z laserjem RFL-100M z naraščajočo frekvenco globina graviranja posameznega materiala ustrezno zmanjšuje. Pri frekvenci 100 kHz je globina graviranja največja, največja globina graviranja čistega aluminija pa je 2,43 mm, medenine 0,95 mm, nerjavečega jekla 0,55 mm in ogljikovega jekla 0,36 mm. Med njimi je aluminij najbolj občutljiv na spremembe frekvence. Pri frekvenci 600 kHz globokega graviranja na površini aluminija ni mogoče. Medtem ko na medenino, nerjaveče jeklo in ogljikovo jeklo frekvenca manj vpliva, kažejo tudi trend zmanjševanja globine graviranja z naraščajočo frekvenco.
04 Vpliv hitrosti na globino graviranja
Slika 4 Primerjava vpliva hitrosti rezbarjenja na globino rezbarjenja
Iz grafikona je razvidno, da se z naraščanjem hitrosti graviranja globina graviranja ustrezno zmanjšuje. Pri hitrosti graviranja 500 mm/s je globina graviranja vsakega materiala največja. Globina graviranja aluminija, bakra, nerjavečega jekla in ogljikovega jekla je: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.
05 Vpliv razmika med polnilnimi elementi na globino gravure
Slika 5 Vpliv gostote polnjenja na učinkovitost graviranja
Iz grafikona je razvidno, da so globine graviranja v aluminiju, medenini, nerjavečem jeklu in ogljikovem jeklu največje pri gostoti polnjenja 0,01 mm, globina graviranja pa se zmanjšuje z naraščajočo polnilno režo; pri polnjenju z 0,01 mm se čas, potreben za 100 gravur, postopoma skrajša. Ko je polnilna razdalja večja od 0,04 mm, se čas skrajšanja znatno skrajša.
Za zaključek
Z zgornjimi testi lahko dobimo priporočene procesne parametre za globoko rezbarenje različnih kovinskih materialov z uporabo RFL-100M:
Čas objave: 11. julij 2022