금형, 간판, 하드웨어 액세서리, 광고판, 자동차 번호판 등 다양한 제품에 적용되는 기존 부식 공정은 환경 오염을 유발할 뿐만 아니라 효율도 낮습니다. 기계 가공, 금속 스크랩, 냉각수와 같은 기존 공정 또한 환경 오염을 유발할 수 있습니다. 효율은 향상되었지만, 정확도가 낮고 날카로운 각도를 조각할 수 없습니다. 기존 금속 심층 조각 방식과 비교했을 때, 레이저 금속 심층 조각은 오염이 없고 정밀도가 높으며 조각 내용이 유연하다는 장점이 있어 복잡한 조각 공정의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
금속 심층 조각에 일반적으로 사용되는 재료에는 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 귀금속 등이 있습니다. 엔지니어는 다양한 금속 재료에 대해 고효율 심층 조각 매개변수 연구를 수행합니다.
실제 사례 분석:
테스트 플랫폼 장비 Carmanhaas 3D Galvo Head with Lens(F=163/210)를 사용하여 심부 조각 테스트를 수행했습니다. 조각 크기는 10mm×10mm입니다. 표 1과 같이 조각 초기 매개변수를 설정했습니다. 초점 흐림 정도, 펄스 폭, 속도, 충전 간격 등의 공정 매개변수를 변경하고 심부 조각 테스터를 사용하여 깊이를 측정하여 조각 효과가 가장 좋은 공정 매개변수를 찾았습니다.
표 1 심층 조각의 초기 매개변수
공정 변수표를 통해 최종 딥 인그레이빙 효과에 영향을 미치는 여러 변수가 있음을 알 수 있습니다. 제어 변수법을 사용하여 각 공정 변수가 효과에 미치는 영향을 파악하고, 이제 하나씩 설명하겠습니다.
01 디포커스가 조각 깊이에 미치는 영향
먼저 Raycus 파이버 레이저 소스(전력: 100W, 모델: RFL-100M)를 사용하여 초기 매개변수를 조각합니다. 다양한 금속 표면에 조각 테스트를 수행합니다. 305초 동안 100회 반복합니다. 디포커스를 변경하여 다양한 재료의 조각 효과에 디포커스가 미치는 영향을 테스트합니다.
그림 1. 재료 조각 깊이에 대한 디포커스 효과 비교
그림 1에서 볼 수 있듯이, RFL-100M을 사용하여 다양한 금속 재질의 깊은 조각에 사용할 경우, 초점 조절량에 따른 최대 깊이에 대한 다음과 같은 정보를 얻을 수 있습니다. 위 데이터를 바탕으로, 금속 표면에 깊은 조각을 할 때 최상의 조각 효과를 얻으려면 특정 초점 조절이 필요하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 알루미늄과 황동 조각의 경우 초점 조절은 -3mm, 스테인리스강과 탄소강 조각의 경우 초점 조절은 -2mm입니다.
02 펄스폭이 조각깊이에 미치는 영향
위 실험을 통해 다양한 소재의 심층 조각에서 RFL-100M의 최적 디포커스 양을 얻을 수 있었습니다. 최적의 디포커스 양을 사용하고 초기 파라미터에서 펄스 폭과 해당 주파수를 변경하며, 다른 파라미터는 변경하지 않았습니다.
이는 주로 RFL-100M 레이저의 각 펄스 폭에 해당하는 기본 주파수가 있기 때문입니다. 해당 주파수가 기본 주파수보다 낮으면 출력 전력이 평균 전력보다 낮아지고, 기본 주파수보다 높으면 피크 전력이 감소합니다. 조각 테스트는 가장 큰 펄스 폭과 최대 용량을 사용하여 테스트해야 하므로, 테스트 주파수는 기본 주파수입니다. 관련 테스트 데이터는 다음 테스트에서 자세히 설명합니다.
각 펄스 폭에 대응하는 기본 주파수는 다음과 같습니다: 240ns, 10kHz, 160ns, 105kHz, 130ns, 119kHz, 100ns, 144kHz, 58ns, 179kHz, 40ns, 245kHz, 20ns, 490kHz, 10ns, 999kHz. 위의 펄스와 주파수를 통해 조각 테스트를 수행했으며 테스트 결과는 그림 2에 나와 있습니다.
그림 2 펄스폭이 조각깊이에 미치는 영향 비교
RFL-100M으로 조각할 때 펄스 폭이 감소함에 따라 조각 깊이도 그에 따라 감소하는 것을 차트에서 확인할 수 있습니다. 각 재료의 조각 깊이는 240ns로 가장 깊습니다. 이는 펄스 폭 감소로 인해 단일 펄스 에너지가 감소하고, 이로 인해 금속 재료 표면의 손상이 줄어들어 조각 깊이가 점점 더 얇아지기 때문입니다.
03 주파수가 조각 깊이에 미치는 영향
위 실험을 통해 다양한 소재로 조각할 때 RFL-100M의 최적의 디포커스 양과 펄스 폭을 얻을 수 있었습니다. 최적의 디포커스 양과 펄스 폭을 그대로 유지하고 주파수를 변경하여 다양한 주파수가 조각 깊이에 미치는 영향을 시험했습니다. 시험 결과는 그림 3과 같습니다.
그림 3 재료의 깊은 조각에 대한 주파수 영향 비교
차트에서 볼 수 있듯이 RFL-100M 레이저는 다양한 소재에 조각할 때 주파수가 증가함에 따라 각 소재의 조각 깊이가 그에 따라 감소합니다. 주파수가 100kHz일 때 조각 깊이가 가장 크며, 순수 알루미늄의 최대 조각 깊이는 2.43mm, 황동은 0.95mm, 스테인리스강은 0.55mm, 탄소강은 0.36mm입니다. 이 중 알루미늄은 주파수 변화에 가장 민감합니다. 주파수가 600kHz일 때 알루미늄 표면에 깊은 조각이 불가능합니다. 황동, 스테인리스강, 탄소강은 주파수의 영향을 덜 받지만, 주파수가 증가함에 따라 조각 깊이가 감소하는 경향을 보입니다.
04 속도가 조각 깊이에 미치는 영향
그림 4 조각속도에 따른 조각깊이의 영향 비교
차트에서 알 수 있듯이, 조각 속도가 증가함에 따라 조각 깊이는 그에 따라 감소합니다. 조각 속도가 500mm/s일 때 각 재질의 조각 깊이가 가장 깊습니다. 알루미늄, 구리, 스테인리스강, 탄소강의 조각 깊이는 각각 3.4mm, 3.24mm, 1.69mm, 1.31mm입니다.
05 채우기 간격이 조각 깊이에 미치는 영향
그림 5. 충전 밀도가 조각 효율에 미치는 영향
차트에서 알 수 있듯이, 충진 밀도가 0.01mm일 때 알루미늄, 황동, 스테인리스강, 탄소강의 각인 깊이는 모두 최대가 되며, 충진 간격이 커질수록 각인 깊이는 감소합니다. 충진 간격은 0.01mm에서 증가합니다. 0.1mm가 되면 100개의 각인을 완료하는 데 걸리는 시간이 점차 단축됩니다. 충진 간격이 0.04mm보다 커지면 단축 시간 범위가 크게 줄어듭니다.
결론적으로
위의 테스트를 통해 RFL-100M을 사용하여 다양한 금속 소재의 깊은 조각에 권장되는 공정 매개변수를 얻을 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 7월 11일