При використанні прес-форм, вивісок, фурнітури, рекламних щитів, автомобільних номерних знаків та інших виробів традиційні процеси корозії не тільки спричиняють забруднення навколишнього середовища, але й низьку ефективність. Традиційні технологічні застосування, такі як механічна обробка, використання металевого брухту та охолоджувальних рідин, також можуть спричиняти забруднення навколишнього середовища. Хоча ефективність покращилася, точність не висока, і неможливо вирізати гострі кути. Порівняно з традиційними методами глибокого різьблення по металу, лазерне глибоке різьблення по металу має переваги екологічної безпеки, високої точності та гнучкості різьблення, що може задовольнити вимоги складних процесів різьблення.
До поширених матеріалів для глибокого різьблення металу належать вуглецева сталь, нержавіюча сталь, алюміній, мідь, дорогоцінні метали тощо. Інженери проводять високоефективні дослідження параметрів глибокого різьблення для різних металевих матеріалів.
Аналіз фактичного випадку:
Обладнання випробувальної платформи Carmanhaas 3D Galvo Head з об'єктивом (F=163/210) проводить випробування на глибоке різьблення. Розмір гравіювання становить 10 мм × 10 мм. Встановіть початкові параметри гравіювання, як показано в таблиці 1. Змініть параметри процесу, такі як величина розфокусування, тривалість імпульсу, швидкість, інтервал заповнення тощо, використовуйте тестер глибокого різьблення для вимірювання глибини та знайдіть параметри процесу з найкращим ефектом різьблення.
Таблиця 1 Початкові параметри глибокого різьблення
З таблиці параметрів процесу ми бачимо, що існує багато параметрів, які впливають на кінцевий ефект глибокого гравіювання. Ми використовуємо метод керуючих змінних, щоб знайти вплив кожного параметра процесу на результат, і тепер ми оголосимо їх один за одним.
01 Вплив розфокусування на глибину різьблення
Спочатку використовуйте волоконний лазерний генератор Raycus, потужність 100 Вт, модель RFL-100M, для гравіювання початкових параметрів. Проведіть тест гравіювання на різних металевих поверхнях. Повторіть гравіювання 100 разів протягом 305 секунд. Змініть розфокусування та перевірте вплив розфокусування на ефект гравіювання на різних матеріалах.
Рисунок 1 Порівняння впливу розфокусування на глибину різьблення матеріалу
Як показано на рисунку 1, ми можемо отримати наступні дані щодо максимальної глибини, що відповідає різним ступеням розфокусування, при використанні RFL-100M для глибокого гравіювання на різних металевих матеріалах. З наведених вище даних можна зробити висновок, що глибоке різьблення на металевій поверхні вимагає певного розфокусування для отримання найкращого ефекту гравіювання. Розфокусування для гравіювання алюмінію та латуні становить -3 мм, а для гравіювання нержавіючої та вуглецевої сталі - -2 мм.
02 Вплив ширини імпульсу на глибину різьблення
За допомогою вищезазначених експериментів було отримано оптимальну величину дефокусування RFL-100M для глибокого гравіювання з різними матеріалами. Використовуйте оптимальну величину дефокусування, змінюйте ширину імпульсу та відповідну частоту в початкових параметрах, а інші параметри залишайте незмінними.
Це головним чином тому, що кожна ширина імпульсу лазера RFL-100M має відповідну основну частоту. Коли частота нижча за відповідну основну частоту, вихідна потужність нижча за середню потужність, а коли частота вища за відповідну основну частоту, пікова потужність зменшується. Для випробування гравіювання необхідно використовувати найбільшу ширину імпульсу та максимальну потужність, тому випробувальна частота є основною частотою, а відповідні дані випробування будуть детально описані в наступному випробуванні.
Основна частота, що відповідає кожній ширині імпульсу: 240 нс, 10 кГц, 160 нс, 105 кГц, 130 нс, 119 кГц, 100 нс, 144 кГц, 58 нс, 179 кГц, 40 нс, 245 кГц, 20 нс, 490 кГц, 10 нс, 999 кГц. Проведіть тест гравіювання з використанням вищезазначених імпульсів та частот, результат тесту показано на рисунку 2.
Рисунок 2 Порівняння впливу ширини імпульсу на глибину гравіювання
З діаграми видно, що під час гравіювання RFL-100M зі зменшенням тривалості імпульсу відповідно зменшується глибина гравіювання. Глибина гравіювання кожного матеріалу є найбільшою та становить 240 нс. Це головним чином пов'язано зі зменшенням енергії одного імпульсу через зменшення тривалості імпульсу, що, у свою чергу, зменшує пошкодження поверхні металевого матеріалу, в результаті чого глибина гравіювання стає все меншою.
03 Вплив частоти на глибину гравіювання
За допомогою вищезазначених експериментів було отримано найкращу величину розфокусування та тривалість імпульсу RFL-100M під час гравірування з різними матеріалами. Використовуйте найкращу величину розфокусування та тривалість імпульсу, щоб залишити незмінними, змінюйте частоту та перевіряйте вплив різних частот на глибину гравіювання. Результати тесту показано на рисунку 3.
Рисунок 3. Порівняння впливу частоти на глибоке різьблення матеріалу
З діаграми видно, що коли лазер RFL-100M гравірує різні матеріали, зі збільшенням частоти глибина гравіювання кожного матеріалу відповідно зменшується. При частоті 100 кГц глибина гравіювання є найбільшою, а максимальна глибина гравіювання чистого алюмінію становить 2,43 мм, латуні - 0,95 мм, нержавіючої сталі - 0,55 мм та вуглецевої сталі - 0,36 мм. Серед них алюміній є найбільш чутливим до змін частоти. При частоті 600 кГц глибоке гравіювання на поверхні алюмінію неможливе. Хоча латунь, нержавіюча сталь та вуглецева сталь менше залежать від частоти, вони також демонструють тенденцію до зменшення глибини гравіювання зі збільшенням частоти.
04 Вплив швидкості на глибину гравіювання
Рисунок 4. Порівняння впливу швидкості різьблення на глибину різьблення
З діаграми видно, що зі збільшенням швидкості гравіювання глибина гравіювання відповідно зменшується. Коли швидкість гравіювання становить 500 мм/с, глибина гравіювання кожного матеріалу є найбільшою. Глибина гравіювання алюмінію, міді, нержавіючої сталі та вуглецевої сталі становить відповідно: 3,4 мм, 3,24 мм, 1,69 мм, 1,31 мм.
05 Вплив відстані між заповненнями на глибину гравіювання
Рисунок 5. Вплив щільності заповнення на ефективність гравіювання
З діаграми видно, що коли щільність заповнення становить 0,01 мм, глибина гравіювання алюмінію, латуні, нержавіючої сталі та вуглецевої сталі є максимальною, а глибина гравіювання зменшується зі збільшенням зазору заповнення; відстань заповнення збільшується від 0,01 мм. При збільшенні зазору 0,1 мм час, необхідний для виконання 100 гравіювань, поступово скорочується. Коли відстань заповнення перевищує 0,04 мм, діапазон часу скорочення значно зменшується.
На завершення
За допомогою вищезазначених випробувань ми можемо отримати рекомендовані параметри процесу для глибокого різьблення різних металевих матеріалів за допомогою RFL-100M:
Час публікації: 11 липня 2022 р.