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Bei der Herstellung von Formen, Schildern, Hardware-Zubehör, Werbetafeln, Autokennzeichen und anderen Produkten verursachen herkömmliche Korrosionsprozesse nicht nur Umweltverschmutzung, sondern auch geringe Effizienz. Auch herkömmliche Prozessanwendungen wie die spanende Bearbeitung, Metallschrott und Kühlmittel können Umweltverschmutzung verursachen. Obwohl die Effizienz verbessert wurde, ist die Genauigkeit nicht hoch und scharfe Winkel können nicht gefräst werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Metalltiefgravurverfahren bietet die Lasertiefgravur die Vorteile der Umweltfreundlichkeit, der hohen Präzision und der flexiblen Frästechnik, die den Anforderungen komplexer Fräsprozesse gerecht wird.

Zu den üblichen Materialien für das Tiefschnitzen von Metallen zählen Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Edelmetalle usw. Ingenieure führen Untersuchungen zu hocheffizienten Tiefschnitzparametern für verschiedene Metallmaterialien durch.

Aktuelle Fallanalyse:
Testplattformausrüstung: Carmanhaas 3D-Galvokopf mit Linse (F=163/210) führt einen Tiefgravurtest durch. Die Gravurgröße beträgt 10 mm × 10 mm. Stellen Sie die Anfangsparameter der Gravur wie in Tabelle 1 gezeigt ein. Ändern Sie die Prozessparameter wie Defokussierungsgrad, Impulsbreite, Geschwindigkeit, Füllintervall usw., verwenden Sie den Tiefgravurtester, um die Tiefe zu messen und die Prozessparameter mit dem besten Gravureffekt zu finden.

Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (1)Tabelle 1 Anfangsparameter des Tiefschnitzens

Anhand der Prozessparametertabelle können wir erkennen, dass es viele Parameter gibt, die den endgültigen Tiefengravureffekt beeinflussen. Wir verwenden die Methode der Kontrollvariablen, um den Einfluss jedes Prozessparameters auf den Effekt zu ermitteln und werden sie nun einzeln bekannt geben.

01 Die Wirkung der Defokussierung auf die Schnitztiefe

Verwenden Sie zunächst die Raycus-Faserlaserquelle (Leistung: 100 W, Modell: RFL-100M), um die Anfangsparameter zu gravieren. Führen Sie den Gravurtest auf verschiedenen Metalloberflächen durch. Wiederholen Sie die Gravur 100 Mal für 305 Sekunden. Ändern Sie den Defokus und testen Sie die Auswirkung des Defokus auf den Gravureffekt verschiedener Materialien.

Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (1)Abbildung 1 Vergleich der Auswirkungen der Defokussierung auf die Tiefe der Materialbearbeitung

Wie in Abbildung 1 dargestellt, können wir bei Verwendung des RFL-100M für Tiefengravuren in verschiedenen Metallmaterialien Folgendes über die maximale Tiefe entsprechend unterschiedlicher Defokussierungsgrade ableiten. Aus den obigen Daten lässt sich schließen, dass für tiefe Gravuren auf Metalloberflächen eine gewisse Defokussierung erforderlich ist, um den besten Gravureffekt zu erzielen. Die Defokussierung für die Gravur von Aluminium und Messing beträgt -3 mm, die Defokussierung für die Gravur von Edelstahl und Kohlenstoffstahl -2 mm.

02 Der Einfluss der Pulsbreite auf die Schnitztiefe 

Durch die obigen Experimente wurde der optimale Defokussierungsgrad des RFL-100M bei der Tiefengravur mit verschiedenen Materialien ermittelt. Verwenden Sie den optimalen Defokussierungsgrad, ändern Sie die Impulsbreite und die entsprechende Frequenz in den Anfangsparametern, und die anderen Parameter bleiben unverändert.

Dies liegt hauptsächlich daran, dass jede Pulsbreite des RFL-100M-Lasers eine entsprechende Grundfrequenz hat. Liegt die Frequenz unter der entsprechenden Grundfrequenz, ist die Ausgangsleistung niedriger als die Durchschnittsleistung, und liegt die Frequenz über der entsprechenden Grundfrequenz, sinkt die Spitzenleistung. Der Gravurtest muss mit der größten Pulsbreite und der maximalen Kapazität getestet werden, daher ist die Testfrequenz die Grundfrequenz. Die relevanten Testdaten werden im folgenden Test detailliert beschrieben.

Die Grundfrequenz, die jeder Impulsbreite entspricht, ist: 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. Führen Sie den Gravurtest mit den oben genannten Impulsen und Frequenzen durch. Das Testergebnis ist in Abbildung 2 dargestellt.Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (2)Abbildung 2 Vergleich der Auswirkung der Impulsbreite auf die Gravurtiefe

Aus der Grafik ist ersichtlich, dass beim Gravieren mit RFL-100M die Gravurtiefe mit abnehmender Pulsbreite entsprechend abnimmt. Die Gravurtiefe jedes Materials ist mit 240 ns am größten. Dies liegt hauptsächlich an der Verringerung der Einzelpulsenergie durch die Reduzierung der Pulsbreite, was wiederum die Oberflächenschäden des Metallmaterials reduziert und die Gravurtiefe immer weiter verringert.

03 Einfluss der Frequenz auf die Gravurtiefe

Durch die obigen Experimente wurden der optimale Defokussierungsgrad und die optimale Pulsbreite des RFL-100M beim Gravieren mit verschiedenen Materialien ermittelt. Verwenden Sie den optimalen Defokussierungsgrad und die optimale Pulsbreite, um die Frequenz zu ändern und den Einfluss unterschiedlicher Frequenzen auf die Gravurtiefe zu testen. Die Testergebnisse sind in Abbildung 3 dargestellt.

Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (3)

Abbildung 3 Vergleich des Einflusses der Frequenz auf die Materialtiefeneinkerbung

Aus der Grafik ist ersichtlich, dass beim Gravieren verschiedener Materialien mit dem RFL-100M-Laser die Gravurtiefe mit zunehmender Frequenz abnimmt. Bei einer Frequenz von 100 kHz ist die Gravurtiefe am größten. Die maximale Gravurtiefe beträgt bei reinem Aluminium 2,43 mm, bei Messing 0,95 mm, bei Edelstahl 0,55 mm und bei Kohlenstoffstahl 0,36 mm. Aluminium reagiert am empfindlichsten auf Frequenzänderungen. Bei einer Frequenz von 600 kHz ist keine Tiefengravur auf der Oberfläche von Aluminium möglich. Messing, Edelstahl und Kohlenstoffstahl sind zwar weniger frequenzabhängig, zeigen aber ebenfalls eine abnehmende Gravurtiefe mit zunehmender Frequenz.

04 Einfluss der Geschwindigkeit auf die Gravurtiefe

Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (2)Abbildung 4 Vergleich der Auswirkung der Schnitzgeschwindigkeit auf die Schnitztiefe

Aus der Grafik ist ersichtlich, dass mit zunehmender Gravurgeschwindigkeit die Gravurtiefe entsprechend abnimmt. Bei einer Gravurgeschwindigkeit von 500 mm/s ist die Gravurtiefe jedes Materials am größten. Die Gravurtiefen von Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Kohlenstoffstahl betragen jeweils: 3,4 mm, 3,24 mm, 1,69 mm und 1,31 mm.

05 Der Einfluss des Füllabstands auf die Gravurtiefe

Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (3)Abbildung 5: Einfluss der Fülldichte auf die Gravureffizienz

Aus der Grafik ist ersichtlich, dass bei einer Fülldichte von 0,01 mm die Gravurtiefe von Aluminium, Messing, Edelstahl und Kohlenstoffstahl maximal ist und die Gravurtiefe mit zunehmendem Füllabstand abnimmt. Der Füllabstand erhöht sich von 0,01 mm. Bei einem Füllabstand von 0,1 mm verkürzt sich die für 100 Gravuren benötigte Zeit schrittweise. Wenn der Füllabstand größer als 0,04 mm ist, verringert sich der Verkürzungszeitraum erheblich.

Abschließend

Durch die obigen Tests können wir die empfohlenen Prozessparameter für das Tiefschnitzen verschiedener Metallmaterialien mit RFL-100M ermitteln:

Prozessparameter für die Tiefengravur mit Faserlaser für metallische Werkstoffe (4)


Veröffentlichungszeit: 11. Juli 2022