Trong việc áp dụng khuôn, dấu hiệu, phụ kiện phần cứng, bảng quảng cáo, biển số xe ô tô và các sản phẩm khác, các quy trình ăn mòn truyền thống sẽ không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn hiệu quả thấp. Các ứng dụng quy trình truyền thống như gia công, phế liệu kim loại và chất làm mát cũng có thể gây ô nhiễm môi trường. Mặc dù hiệu quả đã được cải thiện, độ chính xác không cao và các góc sắc nét không thể được chạm khắc. So với các phương pháp chạm khắc sâu kim loại truyền thống, chạm khắc sâu bằng kim loại laser có những ưu điểm của nội dung khắc không có ô nhiễm, độ chính xác cao và linh hoạt, có thể đáp ứng các yêu cầu của các quá trình khắc phức tạp.
Các vật liệu phổ biến cho chạm khắc sâu kim loại bao gồm thép carbon, thép không gỉ, nhôm, đồng, kim loại quý, vv Các kỹ sư tiến hành nghiên cứu tham số khắc sâu hiệu quả cao cho các vật liệu kim loại khác nhau.
Phân tích trường hợp thực tế:
Thiết bị thử nghiệm Thiết bị Carmanhaas 3D Galvo với ống kính （F = 163/210） Thực hiện kiểm tra chạm khắc sâu. Kích thước khắc là 10 mm × 10 mm. Đặt các tham số ban đầu của khắc, như trong Bảng 1. Thay đổi các tham số quá trình như lượng độ lệch, chiều rộng xung, tốc độ, khoảng thời gian làm đầy, v.v.
Bảng 1 Các thông số ban đầu của chạm khắc sâu
Thông qua bảng tham số quy trình, chúng ta có thể thấy rằng có nhiều tham số có tác động đến hiệu ứng khắc sâu cuối cùng. Chúng tôi sử dụng phương thức biến điều khiển để tìm quá trình hiệu ứng của từng tham số quy trình đối với hiệu ứng và bây giờ chúng tôi sẽ thông báo từng cái một.
01 Ảnh hưởng của độ sâu vào độ sâu chạm khắc
Đầu tiên sử dụng nguồn laser sợi Raycus, Power: 100W, Model: RFL-100M để khắc các tham số ban đầu. Thực hiện bài kiểm tra khắc trên các bề mặt kim loại khác nhau. Lặp lại khắc 100 lần trong 305 giây. Thay đổi độ lệch và kiểm tra ảnh hưởng của sự khử Focus vào hiệu ứng khắc của các vật liệu khác nhau.
Hình 1 So sánh ảnh hưởng của độ lệch đối với độ sâu của khắc vật liệu
Như được hiển thị trong Hình 1, chúng ta có thể nhận được những điều sau đây về độ sâu tối đa tương ứng với các lượng khử Focus khác nhau khi sử dụng RFL-100M để khắc sâu trong các vật liệu kim loại khác nhau. Từ các dữ liệu trên, người ta đã kết luận rằng chạm khắc sâu trên bề mặt kim loại đòi hỏi một sự khử Focus nhất định để có được hiệu ứng khắc tốt nhất. Độ lệch để khắc nhôm và đồng thau là -3 mm, và độ lệch cho thép không gỉ và thép carbon là -2 mm.
02 Ảnh hưởng của chiều rộng xung đến độ sâu chạm khắc
Thông qua các thí nghiệm trên, lượng RFL-100M tối ưu trong khắc sâu với các vật liệu khác nhau. Sử dụng lượng khử Focus tối ưu, thay đổi độ rộng xung và tần số tương ứng trong các tham số ban đầu và các tham số khác vẫn không thay đổi.
Điều này chủ yếu là do mỗi chiều rộng xung của laser RFL-100M có tần số cơ bản tương ứng. Khi tần số thấp hơn tần số cơ bản tương ứng, công suất đầu ra thấp hơn công suất trung bình và khi tần số cao hơn tần số cơ bản tương ứng, công suất cực đại sẽ giảm. Thử nghiệm khắc cần sử dụng chiều rộng xung lớn nhất và công suất tối đa để kiểm tra, do đó tần số kiểm tra là tần số cơ bản và dữ liệu thử nghiệm có liên quan sẽ được mô tả chi tiết trong thử nghiệm sau.
Tần số cơ bản tương ứng với mỗi chiều rộng xung là 240 ns ， 10 kHz 、 160 ns ， 105 kHz 130 ns ， 119 kHz 、 100 ns ， 144 kHz trên xung và tần số, kết quả kiểm tra được hiển thị trong Hình 2
Hình 2 So sánh ảnh hưởng của chiều rộng xung đối với độ sâu khắc
Có thể thấy từ biểu đồ rằng khi RFL-100M đang khắc, khi chiều rộng xung giảm, độ sâu khắc giảm theo. Độ sâu khắc của mỗi vật liệu là lớn nhất ở 240 ns. Điều này chủ yếu là do sự giảm năng lượng xung đơn do giảm chiều rộng xung, từ đó làm giảm thiệt hại cho bề mặt của vật liệu kim loại, dẫn đến độ sâu khắc trở nên nhỏ hơn và nhỏ hơn.
03 Ảnh hưởng của tần số đến độ sâu khắc
Thông qua các thí nghiệm trên, lượng độ lệch và chiều rộng xung tốt nhất của RFL-100M khi thu được các vật liệu khác nhau. Sử dụng lượng độ lệch và chiều rộng xung tốt nhất để không thay đổi, thay đổi tần số và kiểm tra ảnh hưởng của các tần số khác nhau lên độ sâu khắc. Các kết quả kiểm tra như trong Hình 3.
Hình 3 So sánh ảnh hưởng của tần số lên vật liệu khắc sâu
Có thể thấy từ biểu đồ rằng khi laser RFL-100M đang khắc các vật liệu khác nhau, khi tần số tăng, độ sâu khắc của mỗi vật liệu giảm theo. Khi tần số là 100 kHz, độ sâu khắc là lớn nhất và độ sâu khắc tối đa của nhôm tinh khiết là 2,43. mm, 0,95 mm đối với đồng thau, 0,55 mm đối với thép không gỉ và 0,36 mm đối với thép carbon. Trong số đó, nhôm là nhạy cảm nhất với những thay đổi về tần số. Khi tần số là 600 kHz, khắc sâu không thể được thực hiện trên bề mặt nhôm. Trong khi đồng thau, thép không gỉ và thép carbon ít bị ảnh hưởng bởi tần số, chúng cũng cho thấy xu hướng giảm độ sâu khắc với tần suất tăng.
04 Ảnh hưởng của tốc độ đến độ sâu khắc
Hình 4 So sánh ảnh hưởng của tốc độ chạm khắc đến độ sâu chạm khắc
Nó có thể được nhìn thấy từ biểu đồ khi tốc độ khắc tăng, độ sâu khắc giảm tương ứng. Khi tốc độ khắc là 500 mm/s, độ sâu khắc của mỗi vật liệu là lớn nhất. Độ sâu khắc của nhôm, đồng, thép không gỉ và thép carbon tương ứng: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.
05 Hiệu quả của việc lấp đầy khoảng cách đối với độ sâu khắc
Hình 5 Ảnh hưởng của mật độ làm đầy đến hiệu quả khắc
Có thể thấy từ biểu đồ rằng khi mật độ làm đầy là 0,01 mm, độ sâu khắc của nhôm, đồng thau, thép không gỉ và thép carbon đều tối đa, và độ sâu khắc giảm khi khoảng cách lấp đầy; Khoảng cách làm đầy tăng từ 0,01 mm Trong quá trình 0,1 mm, thời gian cần thiết để hoàn thành 100 bản khắc được rút ngắn dần. Khi khoảng cách lấp đầy lớn hơn 0,04 mm, phạm vi thời gian rút ngắn giảm đáng kể.
Kết luận
Thông qua các thử nghiệm trên, chúng tôi có thể nhận được các tham số quy trình được đề xuất để khắc sâu các vật liệu kim loại khác nhau bằng RFL-100M:
Thời gian đăng: Tháng 7-11-2022