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En la aplicación de moldes, letreros, accesorios de hardware, vallas publicitarias, placas de automóviles y otros productos, los procesos de corrosión tradicionales no solo causarán contaminación ambiental, sino también de baja eficiencia. Las aplicaciones de procesos tradicionales como el mecanizado, la chatarra de metal y los refrigerantes también pueden causar contaminación ambiental. Aunque la eficiencia se ha mejorado, la precisión no es alta y los ángulos afilados no se pueden tallarse. En comparación con los métodos tradicionales de tallado profundo de metal, la talla profunda del metal láser tiene las ventajas de contenido de talla flexible y sin contaminación, de alta precisión y flexible, que pueden cumplir con los requisitos de los procesos complejos de talla.

Los materiales comunes para la talla profunda de metal incluyen acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, metales preciosos, etc. Los ingenieros realizan una investigación de parámetros de tallado profundo de alta eficiencia para diferentes materiales metálicos.

Análisis de casos real:
Equipo de plataforma de prueba Carmanhaas 3D Galvo Head con lente （F = 163/210） Realización de la prueba de talla profunda. El tamaño de grabado es de 10 mm × 10 mm. Establezca los parámetros iniciales de grabado, como se muestra en la Tabla 1. Cambie los parámetros del proceso, como la cantidad de desenfoque, ancho de pulso, velocidad, intervalo de llenado, etc., use el probador de tallado profundo para medir la profundidad y encuentre los parámetros del proceso con el mejor efecto de tallado.

Tabla 1 Parámetros iniciales de tallado profundo

A través de la tabla de parámetros del proceso, podemos ver que hay muchos parámetros que tienen un impacto en el efecto final de grabado profundo. Utilizamos el método de variable de control para encontrar el proceso del efecto de cada parámetro del proceso en el efecto, y ahora los anunciaremos uno por uno.

01 El efecto del desenfoque en la profundidad de talla

Primero use la fuente del láser de fibra Raycus, potencia: 100W, 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 pruebe el efecto del desenfoque sobre el efecto de grabado de diferentes materiales.

Figura 1 Comparación del efecto del desenfoque en la profundidad de la talla de material

Como se muestra en la Figura 1, podemos obtener lo siguiente sobre la profundidad máxima correspondiente a diferentes cantidades de desenfoque cuando se usa RFL-100m para grabado profundo en diferentes materiales metálicos. De los datos anteriores, se concluye que la talla profunda en la superficie del metal requiere un cierto desenfoque para obtener el mejor efecto de grabado. El desenfrenado para grabar aluminio y latón es de -3 mm, y el desenfoque para grabar acero inoxidable y acero de carbono es de -2 mm.

02 El efecto del ancho de pulso en la profundidad de talla 

A través de los experimentos anteriores, se obtiene la cantidad óptima de desenfoque de RFL-100m en el grabado profundo con diferentes materiales. Use la cantidad óptima de desenfoque, cambie el ancho del pulso y la frecuencia correspondiente en los parámetros iniciales, y otros parámetros permanecen 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 menor que la frecuencia fundamental correspondiente, la potencia de salida es menor que la potencia promedio, y cuando la frecuencia es mayor que la frecuencia fundamental correspondiente, la potencia máxima disminuirá. La prueba de grabado debe utilizar el ancho de pulso más grande y la capacidad máxima para la prueba, por lo que la frecuencia de prueba es la frecuencia fundamental, y los datos de prueba relevantes se describirán en detalle en la siguiente prueba.

The fundamental frequency corresponding to each pulse width 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。Carrye la prueba de grabado a través del pulso y la frecuencia anteriores, el resultado de la prueba se muestra en la Figura 2Figura 2 Comparación del efecto del ancho de pulso sobre la profundidad de grabado

Se puede ver en la tabla que cuando RFL-100m está grabando, a medida que disminuye el ancho del pulso, la profundidad de grabado disminuye en consecuencia. La profundidad de grabado de cada material es la más grande a 240 ns. Esto se debe principalmente a la disminución de la energía de pulso único debido a la reducción del ancho del pulso, lo que a su vez reduce el daño a la superficie del material metálico, lo que resulta en que la profundidad de grabado se vuelva más pequeña y más pequeña.

03 Influencia de la frecuencia en la profundidad de grabado

A través de los experimentos anteriores, la mejor cantidad de desenfoque y ancho de pulso de RFL-100m cuando se obtienen grabado con diferentes materiales. Use la mejor cantidad de desenfoque y ancho de pulso para permanecer sin cambios, cambiar la frecuencia y probar el efecto de diferentes frecuencias en la profundidad de grabado. Los resultados de la prueba como se muestra en la Figura 3.

Figura 3 Comparación de la influencia de la frecuencia en la talla profunda del material

Se puede ver en la tabla que cuando el láser RFL-100M está grabando varios materiales, a medida que aumenta la frecuencia, la profundidad de grabado de cada material disminuye en consecuencia. Cuando la frecuencia es de 100 kHz, la profundidad de grabado es la más grande, y la profundidad máxima de grabado del aluminio puro es 2.43. mm, 0,95 mm para latón, 0,55 mm para acero inoxidable y 0,36 mm para acero al carbono. Entre ellos, el aluminio es el más sensible a los cambios en la frecuencia. Cuando la frecuencia es de 600 kHz, el grabado profundo no se puede realizar en la superficie del aluminio. Si bien el latón, el acero inoxidable y el acero al carbono están menos afectados por la frecuencia, también muestran una tendencia de disminución de la profundidad de grabado con una frecuencia creciente.

04 Influencia de la velocidad en la profundidad de grabado

Figura 4 Comparación del efecto de la velocidad de talla en la profundidad de talla

Se puede ver en la tabla que a medida que aumenta la velocidad de grabado, la profundidad de grabado disminuye en consecuencia. Cuando la velocidad de grabado es de 500 mm/s, la profundidad de grabado de cada material es la más grande. Las profundidades de grabado del aluminio, el cobre, el acero inoxidable y el acero al carbono son respectivamente: 3.4 mm, 3.24 mm, 1.69 mm, 1.31 mm.

05 El efecto de llenar el espacio en la profundidad de grabado

Figura 5 El efecto de la densidad de llenado en la eficiencia del grabado

Se puede ver en la tabla que cuando la densidad de llenado es de 0.01 mm, las profundidades de grabado de aluminio, latón, acero inoxidable y acero de carbono son máximos, y la profundidad de grabado disminuye a medida que aumenta el espacio de llenado; El espacio de llenado aumenta de 0.01 mm en el proceso de 0.1 mm, el tiempo requerido para completar 100 grabados se acorta gradualmente. Cuando la distancia de llenado es mayor de 0.04 mm, el rango de tiempo de acortamiento se reduce significativamente.

En conclusión

A través de las pruebas anteriores, podemos obtener los parámetros de proceso recomendados para la talla profunda de diferentes materiales metálicos con RFL-100m: