金型、標識、ハードウェア付属品、看板、自動車のナンバープレート、その他の製品の用途において、従来の腐食プロセスは環境汚染を引き起こすだけでなく、効率の低下も引き起こします。機械加工、金属スクラップ、冷却剤などの従来のプロセス用途も環境汚染を引き起こす可能性があります。効率は向上しましたが、精度は高くなく、鋭角な彫刻はできません。従来の金属深彫り方法と比較して、レーザー金属深彫りには、無公害、高精度、柔軟な彫刻内容という利点があり、複雑な彫刻プロセスの要件を満たすことができます。
金属深彫りの一般的な材料には、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、貴金属などが含まれます。エンジニアは、さまざまな金属材料に対して高効率の深彫りパラメータの研究を行っています。
実際のケース分析:
テストプラットフォーム装置 Carmanhaas レンズ付き 3D ガルボヘッド（F=163/210）を使用して深彫りテストを行います。彫刻サイズは10mm×10mmです。表 1 に示すように、彫刻の初期パラメータを設定します。デフォーカス量、パルス幅、速度、充填間隔などのプロセス パラメータを変更し、深彫りテスターを使用して深さを測定し、プロセス パラメータを見つけます。最高のカービング効果を発揮します。
表1 深彫りの初期パラメータ
プロセスパラメータテーブルを通して、最終的な深彫り効果に影響を与える多くのパラメータがあることがわかります。制御変数法を用いて、各プロセスパラメータが効果に及ぼす影響の過程を求め、これから順次発表していきます。
01 彫りの深さに対するデフォーカスの効果
まず、Raycus ファイバー レーザー ソース、出力: 100W、モデル: RFL-100M を使用して、初期パラメーターを彫刻します。さまざまな金属表面で彫刻テストを実行します。彫刻を 305 秒間 100 回繰り返します。焦点ぼけを変更し、さまざまな材質の彫刻効果に対する焦点ぼけの影響をテストします。
図 1 材料彫刻の深さに対するデフォーカスの影響の比較
図 1 に示すように、RFL-100M を使用してさまざまな金属材料の深彫りを行った場合、さまざまなデフォーカス量に対応する最大深さは次のようになります。上記のデータから、金属表面の深い彫刻では、最良の彫刻効果を得るにはある程度の焦点のぼかしが必要であると結論付けられます。アルミニウムと真鍮の彫刻の焦点ぼけは -3 mm、ステンレス鋼と炭素鋼の彫刻の焦点ぼけは -2 mm です。
02 パルス幅が彫刻深さに及ぼす影響
以上の実験により、異なる材質の深彫りにおけるRFL-100Mの最適なデフォーカス量が求められました。最適なデフォーカス量を使用し、初期パラメータのパルス幅と対応する周波数を変更します。その他のパラメータは変更されません。
これは主に、RFL-100M レーザーの各パルス幅に対応する基本周波数があるためです。周波数が対応する基本周波数より低い場合、出力電力は平均電力より低くなり、周波数が対応する基本周波数より高い場合、ピーク電力は減少します。彫刻テストでは最大のパルス幅と最大容量を使用してテストする必要があるため、テスト周波数は基本周波数であり、関連するテストデータについては次のテストで詳しく説明します。
各パルス幅に対応する基本周波数は：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。上記のパルスと周波数で彫刻テストを実行します。テスト結果を図 2 に示します。
図2 パルス幅が彫刻深さに及ぼす影響の比較
このグラフから、RFL-100M が彫刻している場合、パルス幅が減少すると、それに応じて彫刻深さが減少することがわかります。各材料の彫刻深さは 240 ns で最も大きくなります。これは主に、パルス幅の縮小により単一パルスのエネルギーが減少し、金属材料表面へのダメージが減少し、彫刻深さがますます小さくなったためです。
03 彫刻深さに対する周波数の影響
以上の実験により、異なる材質を彫刻する際のRFL-100Mの最適なデフォーカス量とパルス幅が得られました。最適なデフォーカス量とパルス幅を変更せずに使用し、周波数を変更して、さまざまな周波数が彫刻深さに及ぼす影響をテストします。テスト結果は図 3 に示すとおりです。
図3 材料の深彫りに対する周波数の影響の比較
このグラフから、RFL-100M レーザーがさまざまな材料を彫刻する場合、周波数が増加するにつれて、各材料の彫刻深さがそれに応じて減少することがわかります。周波数が100kHzの場合に彫刻深さが最も大きくなり、純アルミニウムの最大彫刻深さは2.43です。mm、真鍮の場合は0.95 mm、ステンレス鋼の場合は0.55 mm、炭素鋼の場合は0.36 mm。その中で、アルミニウムは周波数の変化に最も敏感です。周波数が600kHzの場合、アルミ表面への深彫り加工はできません。真鍮、ステンレス鋼、炭素鋼は周波数の影響をあまり受けませんが、周波数が増加するにつれて彫刻深さが減少する傾向も示します。
04 彫刻深さに対する速度の影響
図4 彫刻深さに及ぼす彫刻速度の影響の比較
グラフから、彫刻速度が増加すると、それに応じて彫刻深さが減少することがわかります。彫刻速度が500mm/sの場合、各材質の彫刻深さが最も大きくなります。アルミニウム、銅、ステンレス鋼、炭素鋼の彫刻深さはそれぞれ 3.4 mm、3.24 mm、1.69 mm、1.31 mm です。
05 充填間隔が彫刻深さに及ぼす影響
図 5 充填密度が彫刻効率に及ぼす影響
このグラフから、充填密度が 0.01 mm の場合、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼、炭素鋼の彫刻深さはすべて最大となり、充填ギャップが増加するにつれて彫刻深さが減少することがわかります。充填間隔は0.01mmから増加します。0.1mmのプロセスでは、100回の彫刻を完了するのに必要な時間が徐々に短縮されます。充填距離が 0.04 mm を超えると、短縮時間範囲が大幅に減少します。
結論は
上記のテストを通じて、RFL-100M を使用してさまざまな金属材料を深彫りするための推奨プロセス パラメーターを取得できます。
投稿日時: 2022 年 7 月 11 日