Bij de toepassing van mallen, borden, hardware-accessoires, billboards, kentekenplaten en andere producten veroorzaken traditionele corrosieprocessen niet alleen milieuvervuiling, maar ook een lage efficiëntie. Traditionele procestoepassingen zoals verspaning, metaalschroot en koelmiddelen kunnen ook milieuvervuiling veroorzaken. Hoewel de efficiëntie is verbeterd, is de nauwkeurigheid niet hoog en kunnen er geen scherpe hoeken worden gesneden. Vergeleken met traditionele diepsnijmethoden voor metaal biedt laserdiepsnijtechnologie de voordelen van vervuilingsvrij, hoge precisie en flexibele snij-inhoud, waardoor kan worden voldaan aan de eisen van complexe snijprocessen.
Veelgebruikte materialen voor diepsnijden van metaal zijn onder meer koolstofstaal, roestvrij staal, aluminium, koper, edele metalen, enz. Ingenieurs voeren zeer efficiënt onderzoek uit naar parameters voor diepsnijden voor verschillende metaalsoorten.
Analyse van de werkelijke zaak:
Testplatformapparatuur Carmanhaas 3D Galvo Head met lens (F=163/210) voert een diepsnijtest uit. De graveergrootte is 10 mm × 10 mm. Stel de beginparameters van de graveerbewerking in, zoals weergegeven in tabel 1. Wijzig de procesparameters, zoals de mate van defocus, pulsbreedte, snelheid, vulinterval, enz. Gebruik de diepsnijtest om de diepte te meten en de procesparameters te vinden die het beste snij-effect opleveren.
Tabel 1 Initiële parameters van diep snijden
Via de procesparametertabel kunnen we zien dat er veel parameters zijn die van invloed zijn op het uiteindelijke diepe graveereffect. We gebruiken de regelvariabelemethode om het effect van elke procesparameter op het effect te bepalen, en we zullen ze nu één voor één aankondigen.
01 Het effect van defocus op de snijdiepte
Gebruik eerst de Raycus fiberlaserbron, vermogen: 100 W, model: RFL-100M, om de beginparameters te graveren. Voer de graveertest uit op verschillende metalen oppervlakken. Herhaal de gravering 100 keer gedurende 305 seconden. Wijzig de defocus en test het effect van de defocus op het graveereffect van verschillende materialen.
Figuur 1 Vergelijking van het effect van defocus op de diepte van het materiaalsnijden
Zoals weergegeven in figuur 1, kunnen we het volgende verkrijgen over de maximale diepte die overeenkomt met verschillende defocusseringswaarden bij gebruik van de RFL-100M voor diep graveren in verschillende metalen. Uit bovenstaande gegevens blijkt dat diep graveren op het metalen oppervlak een bepaalde defocus vereist om het beste graveereffect te verkrijgen. De defocus voor het graveren van aluminium en messing is -3 mm, en voor het graveren van roestvrij staal en koolstofstaal -2 mm.
02 Het effect van de pulsbreedte op de snijdiepte
Met behulp van bovenstaande experimenten wordt de optimale defocuswaarde van de RFL-100M voor diep graveren met verschillende materialen verkregen. Gebruik de optimale defocuswaarde, wijzig de pulsbreedte en de bijbehorende frequentie in de beginparameters, en de overige parameters blijven ongewijzigd.
Dit komt voornamelijk doordat elke pulsbreedte van de RFL-100M laser een bijbehorende grondfrequentie heeft. Wanneer de frequentie lager is dan de bijbehorende grondfrequentie, is het uitgangsvermogen lager dan het gemiddelde vermogen, en wanneer de frequentie hoger is dan de bijbehorende grondfrequentie, zal het piekvermogen afnemen. De graveertest moet de grootste pulsbreedte en maximale testcapaciteit gebruiken. De testfrequentie is dus de grondfrequentie. De relevante testgegevens worden in de volgende test gedetailleerd beschreven.
De fundamentele frequentie die overeenkomt met elke pulsbreedte is: 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. Voer de graveertest uit via de bovenstaande puls en frequentie, het testresultaat wordt weergegeven in Afbeelding 2
Figuur 2 Vergelijking van het effect van de pulsbreedte op de graveerdiepte
Uit de grafiek blijkt dat tijdens het graveren met de RFL-100M de graveerdiepte evenredig afneemt naarmate de pulsbreedte afneemt. De graveerdiepte van elk materiaal is het grootst met 240 ns. Dit komt voornamelijk doordat de energie van de individuele puls afneemt door de reductie van de pulsbreedte, wat op zijn beurt de schade aan het metaaloppervlak vermindert, waardoor de graveerdiepte steeds kleiner wordt.
03 Invloed van frequentie op graveerdiepte
Met behulp van bovenstaande experimenten worden de beste defocuswaarde en pulsbreedte van de RFL-100M verkregen bij het graveren met verschillende materialen. Gebruik de beste defocuswaarde en pulsbreedte om deze ongewijzigd te laten, wijzig de frequentie en test het effect van verschillende frequenties op de graveerdiepte. De testresultaten zijn weergegeven in figuur 3.
Figuur 3 Vergelijking van de invloed van frequentie op het diep snijden van materiaal
Uit de grafiek blijkt dat wanneer de RFL-100M laser verschillende materialen graveert, de graveerdiepte van elk materiaal dienovereenkomstig afneemt naarmate de frequentie toeneemt. Bij een frequentie van 100 kHz is de graveerdiepte het grootst en bedraagt de maximale graveerdiepte voor zuiver aluminium 2,43 mm, voor messing 0,95 mm, voor roestvrij staal 0,55 mm en voor koolstofstaal 0,36 mm. Aluminium is het meest gevoelig voor frequentieveranderingen. Bij een frequentie van 600 kHz is diep graveren op het aluminiumoppervlak niet mogelijk. Hoewel messing, roestvrij staal en koolstofstaal minder gevoelig zijn voor frequentie, vertonen ze ook een trend van afnemende graveerdiepte bij toenemende frequentie.
04 Invloed van snelheid op graveerdiepte
Figuur 4 Vergelijking van het effect van de snijsnelheid op de snijdiepte
Uit de grafiek blijkt dat naarmate de graveersnelheid toeneemt, de graveerdiepte evenredig afneemt. Bij een graveersnelheid van 500 mm/s is de graveerdiepte van elk materiaal het grootst. De graveerdieptes van aluminium, koper, roestvrij staal en koolstofstaal zijn respectievelijk: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm en 1,31 mm.
05 Het effect van de vulafstand op de graveerdiepte
Figuur 5 Het effect van de vuldichtheid op de graveerefficiëntie
Uit de grafiek blijkt dat bij een vuldichtheid van 0,01 mm de graveerdieptes van aluminium, messing, roestvrij staal en koolstofstaal maximaal zijn, en dat de graveerdiepte afneemt naarmate de vulspleet groter wordt; de vulafstand neemt toe van 0,01 mm tot 0,1 mm. Bij een vulafstand van 0,1 mm wordt de tijd die nodig is om 100 graveringen te voltooien geleidelijk verkort. Bij een vulafstand van meer dan 0,04 mm wordt de verkortingstijd aanzienlijk verkort.
Tot slot
Met behulp van bovenstaande testen kunnen we de aanbevolen procesparameters voor het diep snijden van verschillende metalen materialen met behulp van de RFL-100M verkrijgen:
Plaatsingstijd: 11-07-2022