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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 baja eficiencia.Las aplicaciones de procesos tradicionales, como el mecanizado, la chatarra y los refrigerantes, también pueden provocar contaminación ambiental.Aunque se ha mejorado la eficiencia, la precisión no es alta y no se pueden tallar ángulos agudos.En comparación con los métodos tradicionales de tallado profundo de metal, el tallado profundo de metal con láser tiene las ventajas de un contenido de tallado flexible, de alta precisión y libre de contaminación, que puede cumplir con los requisitos de procesos de tallado complejos.

Los materiales comunes para el tallado profundo de metales incluyen acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, metales preciosos, etc. Los ingenieros llevan a cabo investigaciones de parámetros de tallado profundo de alta eficiencia para diferentes materiales metálicos.

Análisis de casos reales:
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 de grabado, como se muestra en la Tabla 1. Cambie los parámetros del proceso, como la cantidad de desenfoque, el ancho del pulso, la velocidad, el 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 del grabado profundo.Usamos el método de variable de control para encontrar el proceso del efecto de cada parámetro de proceso en el efecto, y ahora 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.Realizar la prueba de grabado en diferentes superficies metálicas.Repetir el grabado 100 veces durante 305 s.Cambie el desenfoque y pruebe el efecto del desenfoque en el efecto de 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, podemos obtener lo siguiente sobre la profundidad máxima correspondiente a diferentes cantidades de desenfoque cuando utilizamos RFL-100M para grabado profundo en diferentes materiales metálicos.A partir de los datos anteriores, se concluye que el tallado profundo en la superficie del metal requiere un cierto desenfoque para obtener el mejor efecto de grabado.El desenfoque para grabar aluminio y latón es de -3 mm, y el desenfoque para grabar acero inoxidable y acero al carbono es de -2 mm.

02 El efecto del ancho del pulso en la profundidad del tallado 

A través de los experimentos anteriores, se obtiene la cantidad óptima de desenfoque del RFL-100M en grabado profundo con diferentes materiales.Utilice la cantidad de desenfoque óptima, cambie el ancho del pulso y la frecuencia correspondiente en los parámetros iniciales, y otros parámetros permanecerán 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.

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 mediante el pulso y la frecuencia anteriores; el resultado de la prueba se muestra en la Figura 2.Figura 2 Comparación del efecto del ancho del pulso en la profundidad del grabado

Se puede ver en el gráfico que cuando el RFL-100M está grabando, a medida que disminuye el ancho del pulso, la profundidad del grabado disminuye en consecuencia.La profundidad de grabado de cada material es la mayor con 240 ns.Esto se debe principalmente a la disminución de la energía del 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 hace que la profundidad del grabado sea cada vez más pequeña.

03 Influencia de la frecuencia en la profundidad del grabado

A través de los experimentos anteriores, se obtienen la mejor cantidad de desenfoque y ancho de pulso del RFL-100M al grabar con diferentes materiales.Utilice la mejor cantidad de desenfoque y ancho de pulso para permanecer sin cambios, cambie 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

Se puede ver en el gráfico que cuando el láser RFL-100M graba 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 mayor 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 de frecuencia.Cuando la frecuencia es de 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 del grabado a medida que aumenta la frecuencia.

04 Influencia de la velocidad en la profundidad del grabado

Figura 4 Comparación del efecto de la velocidad de tallado sobre la profundidad de tallado

Se puede ver en el gráfico 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 mayor.Las profundidades de grabado de aluminio, cobre, acero inoxidable y acero al carbono son respectivamente: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm, 1,31 mm.

05 El efecto del espacio de relleno en la profundidad del grabado

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

Se puede ver en el gráfico que cuando la densidad de llenado es de 0,01 mm, las profundidades de grabado de aluminio, latón, acero inoxidable y acero al carbono son todas máximas, y la profundidad de grabado disminuye a medida que aumenta el espacio de llenado;el espacio de relleno aumenta de 0,01 mm. En el proceso de 0,1 mm, el tiempo necesario para completar 100 grabados se acorta gradualmente.Cuando la distancia de llenado es superior a 0,04 mm, el intervalo de 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: