ข่าว

ในการใช้งานแม่พิมพ์ ป้าย อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ ป้ายโฆษณา ป้ายทะเบียนรถยนต์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ กระบวนการกัดกร่อนแบบดั้งเดิมไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพต่ำอีกด้วย กระบวนการแบบดั้งเดิม เช่น การตัดเฉือน เศษโลหะ และสารหล่อเย็น ก็อาจก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมได้เช่นกัน แม้ว่าประสิทธิภาพจะดีขึ้น แต่ความแม่นยำยังไม่สูง และไม่สามารถแกะสลักมุมแหลมได้ เมื่อเทียบกับวิธีการแกะสลักโลหะแบบลึกแบบดั้งเดิม การแกะสลักโลหะแบบลึกด้วยเลเซอร์มีข้อดีคือ ปราศจากมลภาวะ ความแม่นยำสูง และมีความยืดหยุ่นในการแกะสลัก ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการแกะสลักที่ซับซ้อนได้

วัสดุทั่วไปสำหรับการแกะสลักโลหะลึก ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง โลหะมีค่า เป็นต้น วิศวกรดำเนินการวิจัยพารามิเตอร์การแกะสลักโลหะลึกที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับวัสดุโลหะที่แตกต่างกัน

การวิเคราะห์กรณีจริง:
อุปกรณ์ทดสอบแท่นเจาะ Carmanhaas 3D Galvo Head พร้อมเลนส์ (F=163/210) ดำเนินการทดสอบการแกะสลักแบบลึก ขนาดการแกะสลักคือ 10 มม. x 10 มม. ตั้งค่าพารามิเตอร์เริ่มต้นของการแกะสลักดังแสดงในตารางที่ 1 เปลี่ยนพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ เช่น ปริมาณการเบลอ ความกว้างพัลส์ ความเร็ว ช่วงการเติม ฯลฯ ใช้เครื่องทดสอบการแกะสลักแบบลึกเพื่อวัดความลึก และค้นหาพารามิเตอร์กระบวนการที่มีผลในการแกะสลักที่ดีที่สุด

ตารางที่ 1 พารามิเตอร์เริ่มต้นของการแกะสลักลึก

จากตารางพารามิเตอร์กระบวนการ เราจะเห็นว่ามีพารามิเตอร์มากมายที่มีผลต่อเอฟเฟกต์การแกะสลักลึกขั้นสุดท้าย เราใช้วิธีตัวแปรควบคุมเพื่อค้นหาผลกระทบของพารามิเตอร์กระบวนการแต่ละตัวต่อเอฟเฟกต์ และตอนนี้เราจะประกาศพารามิเตอร์เหล่านั้นทีละตัว

01 ผลกระทบของการเบลอภาพต่อความลึกของการแกะสลัก

ขั้นแรก ให้ใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไฟเบอร์ Raycus รุ่น RFL-100M กำลังไฟ 100 วัตต์ เพื่อแกะสลักพารามิเตอร์เริ่มต้น ทดสอบการแกะสลักบนพื้นผิวโลหะต่างๆ ทำซ้ำการแกะสลัก 100 ครั้ง เป็นเวลา 305 วินาที เปลี่ยนจุดเบลอและทดสอบผลของจุดเบลอที่มีต่อผลการแกะสลักบนวัสดุต่างๆ

รูปที่ 1 การเปรียบเทียบผลของการเบลอภาพต่อความลึกของการแกะสลักวัสดุ

ดังแสดงในรูปที่ 1 เราสามารถทราบค่าความลึกสูงสุดที่สอดคล้องกับปริมาณการเบลอภาพที่แตกต่างกันเมื่อใช้ RFL-100M สำหรับการแกะสลักลึกในวัสดุโลหะต่างๆ จากข้อมูลข้างต้น สรุปได้ว่าการแกะสลักลึกบนพื้นผิวโลหะจำเป็นต้องมีการเบลอภาพในระดับหนึ่งเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การแกะสลักที่ดีที่สุด ค่าการเบลอภาพสำหรับการแกะสลักอะลูมิเนียมและทองเหลืองอยู่ที่ -3 มม. และค่าการเบลอภาพสำหรับการแกะสลักสแตนเลสและเหล็กกล้าคาร์บอนอยู่ที่ -2 มม.

02 ผลของความกว้างพัลส์ต่อความลึกในการแกะสลัก 

จากการทดลองข้างต้น ทำให้ได้ค่าความเบลอที่เหมาะสมที่สุดของ RFL-100M สำหรับการแกะสลักลึกด้วยวัสดุต่างๆ ให้ใช้ค่าความเบลอที่เหมาะสมที่สุด เปลี่ยนความกว้างของพัลส์และความถี่ที่สอดคล้องกันในพารามิเตอร์เริ่มต้น และพารามิเตอร์อื่นๆ จะยังคงเดิม

สาเหตุหลักมาจากความกว้างพัลส์ของเลเซอร์ RFL-100M แต่ละพัลส์มีความถี่พื้นฐานที่สอดคล้องกัน เมื่อความถี่ต่ำกว่าความถี่พื้นฐานที่สอดคล้องกัน กำลังขับจะต่ำกว่ากำลังเฉลี่ย และเมื่อความถี่สูงกว่าความถี่พื้นฐานที่สอดคล้องกัน กำลังขับสูงสุดจะลดลง การทดสอบการแกะสลักจำเป็นต้องใช้ความกว้างพัลส์และความจุสูงสุดในการทดสอบ ดังนั้นความถี่ในการทดสอบจึงเป็นความถี่พื้นฐาน และข้อมูลการทดสอบที่เกี่ยวข้องจะอธิบายโดยละเอียดในการทดสอบต่อไปนี้

ความถี่พื้นฐานที่สอดคล้องกับความกว้างของพัลส์แต่ละอันคือ: 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 ดำเนินการทดสอบการแกะสลักผ่านพัลส์และความถี่ข้างต้น ผลการทดสอบแสดงในรูปที่ 2รูปที่ 2 การเปรียบเทียบผลของความกว้างพัลส์ต่อความลึกในการแกะสลัก

จากแผนภูมิจะเห็นได้ว่าเมื่อทำการแกะสลักด้วย RFL-100M เมื่อความกว้างของพัลส์ลดลง ความลึกในการแกะสลักก็จะลดลงตามไปด้วย ความลึกในการแกะสลักของวัสดุแต่ละชนิดสูงสุดอยู่ที่ 240 นาโนวินาที ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการลดลงของพลังงานพัลส์เดี่ยวอันเนื่องมาจากความกว้างของพัลส์ที่ลดลง ซึ่งส่งผลให้ความเสียหายต่อพื้นผิวของวัสดุโลหะลดลง ส่งผลให้ความลึกในการแกะสลักลดลงเรื่อยๆ

03 อิทธิพลของความถี่ต่อความลึกในการแกะสลัก

จากการทดลองข้างต้น ทำให้ได้ค่าความเบลอและความกว้างพัลส์ที่ดีที่สุดของ RFL-100M เมื่อแกะสลักด้วยวัสดุที่แตกต่างกัน ใช้ค่าความเบลอและความกว้างพัลส์ที่ดีที่สุดเพื่อให้ค่าคงที่ เปลี่ยนความถี่ และทดสอบผลของความถี่ต่างๆ ที่มีต่อความลึกในการแกะสลัก ผลการทดสอบดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 การเปรียบเทียบอิทธิพลของความถี่ต่อการแกะสลักลึกของวัสดุ

จากแผนภูมิจะเห็นได้ว่าเมื่อเลเซอร์ RFL-100M ทำการแกะสลักวัสดุต่างๆ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ความลึกในการแกะสลักของแต่ละวัสดุจะลดลงตามลำดับ เมื่อความถี่อยู่ที่ 100 kHz ความลึกในการแกะสลักจะมากที่สุด และความลึกในการแกะสลักสูงสุดของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์คือ 2.43 มม. ทองเหลือง 0.95 มม. สเตนเลส 0.55 มม. และเหล็กกล้าคาร์บอน 0.36 มม. ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ อะลูมิเนียมมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่มากที่สุด เมื่อความถี่อยู่ที่ 600 kHz จะไม่สามารถแกะสลักลึกบนพื้นผิวอะลูมิเนียมได้ แม้ว่าทองเหลือง สเตนเลส และเหล็กกล้าคาร์บอนจะได้รับผลกระทบจากความถี่น้อยกว่า แต่ก็มีแนวโน้มว่าความลึกในการแกะสลักจะลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น

04 อิทธิพลของความเร็วต่อความลึกในการแกะสลัก

รูปที่ 4 การเปรียบเทียบผลของความเร็วในการแกะสลักต่อความลึกในการแกะสลัก

จากแผนภูมิจะเห็นได้ว่าเมื่อความเร็วในการแกะสลักเพิ่มขึ้น ความลึกในการแกะสลักจะลดลงตามลำดับ เมื่อความเร็วในการแกะสลักอยู่ที่ 500 มม./วินาที ความลึกในการแกะสลักของวัสดุแต่ละชนิดจะมากที่สุด ความลึกในการแกะสลักของอะลูมิเนียม ทองแดง สเตนเลสสตีล และเหล็กกล้าคาร์บอน อยู่ที่ 3.4 มม., 3.24 มม., 1.69 มม. และ 1.31 มม. ตามลำดับ

05 ผลของระยะห่างการเติมต่อความลึกในการแกะสลัก

รูปที่ 5 ผลของความหนาแน่นของการเติมต่อประสิทธิภาพการแกะสลัก

จากแผนภูมิจะเห็นได้ว่าเมื่อความหนาแน่นของวัสดุอุดอยู่ที่ 0.01 มม. ความลึกในการแกะสลักของอะลูมิเนียม ทองเหลือง สเตนเลสสตีล และเหล็กกล้าคาร์บอนจะสูงสุด และความลึกในการแกะสลักจะลดลงเมื่อช่องว่างในการอุดเพิ่มขึ้น ระยะห่างในการอุดเพิ่มขึ้นจาก 0.01 มม. ในกระบวนการ 0.1 มม. เวลาที่ใช้ในการสลัก 100 ชิ้นจะค่อยๆ สั้นลง เมื่อระยะการอุดมากกว่า 0.04 มม. ช่วงเวลาในการย่อลงจะลดลงอย่างมาก

สรุปแล้ว

จากการทดสอบข้างต้น เราสามารถรับพารามิเตอร์กระบวนการที่แนะนำสำหรับการแกะสลักลึกของวัสดุโลหะต่างๆ โดยใช้ RFL-100M: