En la aplicación de moldes, letreros, accesorios de ferretería, vallas publicitarias, placas de matrícula de automóviles y otros productos, los procesos tradicionales de corrosión no solo contaminan el medio ambiente, sino que también reducen la eficiencia. Aplicaciones de procesos tradicionales como el mecanizado, la chatarra metálica y los refrigerantes también pueden causar contaminación ambiental. Si bien la eficiencia ha mejorado, la precisión no es alta y no permite tallar ángulos agudos. En comparación con los métodos tradicionales de tallado profundo de metal, el tallado profundo de metal por láser ofrece las ventajas de no contaminar, alta precisión y un contenido de tallado flexible, lo que permite cumplir con los requisitos de procesos de tallado complejos.
Los materiales comunes para el tallado profundo de metal incluyen acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, metales preciosos, etc. Los ingenieros realizan investigaciones de parámetros de tallado profundo de alta eficiencia para diferentes materiales metálicos.
Análisis de caso real:
El equipo de plataforma de prueba Carmanhaas 3D Galvo Head con lente (F=163/210) realiza una prueba de tallado profundo. El tamaño del grabado es de 10 mm × 10 mm. Configure los parámetros iniciales del grabado, como se muestra en la Tabla 1. Modifique los parámetros del proceso, como el grado de desenfoque, el ancho de pulso, la velocidad, el intervalo de llenado, etc., y utilice el comprobador de tallado profundo para medir la profundidad y determinar los parámetros del proceso que mejoren el resultado del grabado.
Tabla 1 Parámetros iniciales del tallado profundo
A través de la tabla de parámetros del proceso, podemos observar que muchos parámetros influyen en el efecto final del grabado profundo. Utilizamos el método de variables de control para determinar el efecto de cada parámetro en el resultado, y a continuación los anunciaremos uno por uno.
01 El efecto del desenfoque en la profundidad del tallado
Primero, utilice la fuente láser de fibra Raycus, potencia: 100 W, modelo: RFL-100M, para grabar los parámetros iniciales. Realice la prueba de grabado en diferentes superficies metálicas. Repita el grabado 100 veces durante 305 s. Cambie el desenfoque y compruebe su efecto en el grabado de diferentes materiales.
Figura 1 Comparación del efecto del desenfoque en la profundidad del tallado del material
Como se muestra en la Figura 1, se puede obtener la siguiente información sobre la profundidad máxima correspondiente a diferentes niveles de desenfoque al utilizar el RFL-100M para grabado profundo en diferentes materiales metálicos. De los datos anteriores, se concluye que el tallado profundo en superficies metálicas requiere cierto desenfoque para obtener el mejor efecto de grabado. El desenfoque para el grabado de aluminio y latón es de -3 mm, y para el grabado de acero inoxidable y acero al carbono es de -2 mm.
02 El efecto del ancho de pulso en la profundidad del tallado
Mediante los experimentos anteriores, se obtuvo el desenfoque óptimo del RFL-100M para grabado profundo con diferentes materiales. Use el desenfoque óptimo, modifique el ancho de pulso y la frecuencia correspondiente en los parámetros iniciales, manteniendo los demás parámetros sin cambios.
Esto se debe principalmente a que cada ancho de pulso del láser RFL-100M tiene una frecuencia fundamental correspondiente. Cuando la frecuencia es inferior a la frecuencia fundamental correspondiente, la potencia de salida es inferior a la potencia promedio, y cuando la frecuencia es superior a la frecuencia fundamental correspondiente, la potencia pico disminuye. La prueba de grabado requiere el mayor ancho de pulso y la máxima capacidad, por lo que la frecuencia de prueba es la frecuencia fundamental. Los datos de prueba relevantes se describirán en detalle en la siguiente prueba.
La frecuencia fundamental correspondiente a cada ancho de pulso es: 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. Realice la prueba de grabado a través del pulso y la frecuencia anteriores, el resultado de la prueba se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Comparación del efecto del ancho de pulso en la profundidad del grabado
El gráfico muestra que, al grabar con el RFL-100M, a medida que disminuye el ancho de pulso, la profundidad de grabado disminuye. La profundidad de grabado máxima de cada material es de 240 ns. Esto se debe principalmente a la disminución de la energía del pulso individual debido a la reducción del ancho de pulso, lo que a su vez reduce el daño a la superficie del metal, lo que resulta en una profundidad de grabado cada vez menor.
03 Influencia de la frecuencia en la profundidad del grabado
Mediante los experimentos anteriores, se obtuvieron los mejores valores de desenfoque y ancho de pulso del RFL-100M al grabar con diferentes materiales. Utilice los mejores valores de desenfoque y ancho de pulso para mantenerlos sin cambios, modifique la frecuencia y pruebe el efecto de diferentes frecuencias en la profundidad del grabado. Los resultados de la prueba se muestran en la Figura 3.
Figura 3 Comparación de la influencia de la frecuencia en el tallado profundo del material
El gráfico muestra que, al grabar diversos materiales con el láser RFL-100M, la profundidad de grabado disminuye consecuentemente a medida que aumenta la frecuencia. A 100 kHz, la profundidad de grabado es máxima, siendo el aluminio puro de 2,43 mm, el latón de 0,95 mm, el acero inoxidable de 0,55 mm y el acero al carbono de 0,36 mm. Entre estos materiales, el aluminio es el más sensible a los cambios de frecuencia. A 600 kHz, no se puede realizar un grabado profundo en la superficie del aluminio. Si bien el latón, el acero inoxidable y el acero al carbono se ven menos afectados por la frecuencia, también muestran una tendencia a disminuir la profundidad de grabado al aumentarla.
04 Influencia de la velocidad en la profundidad del grabado
Figura 4 Comparación del efecto de la velocidad de tallado en la profundidad de tallado
El gráfico muestra que, a medida que aumenta la velocidad de grabado, la profundidad disminuye. A 500 mm/s, la profundidad de grabado de cada material es máxima. Las profundidades de grabado para aluminio, cobre, acero inoxidable y acero al carbono son, respectivamente, de 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm y 1,31 mm.
05 El efecto del espaciado de relleno en la profundidad del grabado
Figura 5 El efecto de la densidad de llenado en la eficiencia del grabado
El gráfico muestra que, con una densidad de llenado de 0,01 mm, la profundidad de grabado en aluminio, latón, acero inoxidable y acero al carbono alcanza su máximo, y disminuye a medida que aumenta el espacio de llenado. El espacio de llenado aumenta de 0,01 mm a 0,1 mm, lo que reduce gradualmente el tiempo necesario para completar 100 grabados. Cuando la distancia de llenado supera los 0,04 mm, el tiempo de acortamiento se reduce significativamente.
En conclusión
A través de las pruebas anteriores, podemos obtener los parámetros de proceso recomendados para el tallado profundo de diferentes materiales metálicos utilizando RFL-100M:
Hora de publicación: 11 de julio de 2022