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Nell'applicazione di stampi, insegne, accessori hardware, cartelloni pubblicitari, targhe automobilistiche e altri prodotti, i tradizionali processi di corrosione non solo causano inquinamento ambientale, ma anche bassa efficienza. Anche le applicazioni di processo tradizionali come la lavorazione meccanica, i rottami metallici e i refrigeranti possono causare inquinamento ambientale. Sebbene l'efficienza sia stata migliorata, la precisione non è elevata e non è possibile scolpire angoli acuti. Rispetto ai metodi tradizionali di intaglio profondo del metallo, l'intaglio profondo del metallo tramite laser presenta i vantaggi di un contenuto di intaglio flessibile, privo di inquinamento, di alta precisione, in grado di soddisfare i requisiti di processi di intaglio complessi.

I materiali comuni per l'intaglio profondo dei metalli 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:
L'attrezzatura della piattaforma di prova La testa Galvo 3D Carmanhaas con lente (F = 163/210) esegue 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, l'ampiezza 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 di processo sull'effetto e ora li annunceremo uno per uno.

01 L'effetto della sfocatura sulla profondità dell'intaglio

Utilizzare innanzitutto la sorgente laser in fibra Raycus, potenza: 100 W, modello: RFL-100M per incidere i parametri iniziali. Effettuare la prova di incisione su diverse superfici metalliche. Ripeti l'incisione 100 volte per 305 s. Modifica la sfocatura e testa 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 sopra riportati si conclude che l'incisione profonda 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, mentre 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 dell'intaglio 

Attraverso gli esperimenti di cui sopra, si ottiene la quantità di sfocatura ottimale di RFL-100M nell'incisione profonda con diversi materiali. Utilizza la quantità di sfocatura ottimale, modifica l'ampiezza dell'impulso e la frequenza corrispondente nei parametri iniziali e gli altri parametri rimangono invariati.

Ciò è dovuto principalmente 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 diminuirà. Il test di incisione deve utilizzare la massima larghezza di impulso e la massima capacità di test, quindi la frequenza di test è la frequenza fondamentale e i dati di test rilevanti 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 tramite l'impulso e la frequenza sopra indicati, il risultato del test è mostrato nella Figura 2Figura 2 Confronto dell'effetto dell'ampiezza dell'impulso sulla profondità dell'incisione

Dal grafico si può vedere che quando RFL-100M sta incidendo, al diminuire dell'ampiezza dell'impulso, la profondità dell'incisione diminuisce di conseguenza. La profondità di incisione di ciascun materiale è massima: 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 danno alla superficie del materiale metallico, con conseguente riduzione sempre maggiore della profondità di incisione.

03 Influenza della frequenza sulla profondità dell'incisione

Attraverso gli esperimenti di cui sopra, si ottengono la migliore quantità di sfocatura e l'ampiezza dell'impulso di RFL-100M durante l'incisione con materiali diversi. Utilizza la quantità di sfocatura e l'ampiezza dell'impulso migliori per rimanere invariati, modifica la frequenza e testa l'effetto delle diverse frequenze sulla profondità dell'incisione. I risultati del test Come mostrato nella Figura 3.

Figura 3 Confronto dell'influenza della frequenza sull'intaglio profondo del materiale

Dal grafico si può vedere 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 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 600 kHz, non è possibile eseguire incisioni profonde sulla superficie dell'alluminio. Sebbene l’ottone, l’acciaio inossidabile e l’acciaio al carbonio siano 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 dell'incisione

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

Dal grafico si può vedere che all'aumentare della velocità di incisione, la profondità di incisione diminuisce di conseguenza. Quando la velocità di incisione è 500 mm/s, la profondità di incisione di ciascun materiale è maggiore. 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

Dal grafico si può vedere 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 spaziatura 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.

Insomma

Attraverso i test di cui sopra, possiamo ottenere i parametri di processo consigliati per l'intaglio profondo di diversi materiali metallici utilizzando RFL-100M: