در کاربرد قالب‌ها، تابلوها، لوازم جانبی سخت‌افزار، بیلبوردها، پلاک‌های خودرو و سایر محصولات، فرآیندهای خوردگی سنتی نه تنها باعث آلودگی محیط زیست می‌شوند، بلکه راندمان پایینی نیز دارند. کاربردهای فرآیند سنتی مانند ماشینکاری، ضایعات فلزی و خنک‌کننده‌ها نیز می‌توانند باعث آلودگی محیط زیست شوند. اگرچه راندمان بهبود یافته است، اما دقت بالا نیست و نمی‌توان زوایای تیز را حکاکی کرد. در مقایسه با روش‌های سنتی حکاکی عمیق فلز، حکاکی عمیق فلز با لیزر مزایایی مانند بدون آلودگی، دقت بالا و محتوای حکاکی انعطاف‌پذیر را دارد که می‌تواند الزامات فرآیندهای حکاکی پیچیده را برآورده کند.
مواد رایج برای حکاکی عمیق فلز شامل فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، مس، فلزات گرانبها و غیره است. مهندسان تحقیقات پارامترهای حکاکی عمیق با راندمان بالا را برای مواد فلزی مختلف انجام می‌دهند.
تحلیل موردی واقعی:
تجهیزات پلتفرم آزمایش، سر گالوو سه‌بعدی کارمنهاس با لنز (F=163/210) برای انجام آزمایش حکاکی عمیق. اندازه حکاکی 10 میلی‌متر × 10 میلی‌متر است. پارامترهای اولیه حکاکی را مطابق جدول 1 تنظیم کنید. پارامترهای فرآیند مانند میزان عدم فوکوس، عرض پالس، سرعت، فاصله پر شدن و غیره را تغییر دهید، از دستگاه تست حکاکی عمیق برای اندازه‌گیری عمق استفاده کنید و پارامترهای فرآیند با بهترین اثر حکاکی را پیدا کنید.
جدول 1 پارامترهای اولیه حکاکی عمیق
از طریق جدول پارامترهای فرآیند، می‌توانیم ببینیم که پارامترهای زیادی وجود دارند که بر روی اثر حکاکی عمیق نهایی تأثیر می‌گذارند. ما از روش متغیر کنترل برای یافتن روند تأثیر هر پارامتر فرآیند بر روی اثر استفاده می‌کنیم و اکنون آنها را یک به یک اعلام خواهیم کرد.
01 تأثیر عدم فوکوس بر عمق حکاکی
ابتدا از منبع لیزر فیبری Raycus، قدرت: ۱۰۰ وات، مدل: RFL-100M برای حکاکی پارامترهای اولیه استفاده کنید. تست حکاکی را روی سطوح فلزی مختلف انجام دهید. حکاکی را ۱۰۰ بار به مدت ۳۰۵ ثانیه تکرار کنید. میزان انحراف را تغییر دهید و تأثیر انحراف را بر روی اثر حکاکی مواد مختلف آزمایش کنید.
شکل 1 مقایسه اثر عدم فوکوس بر عمق حکاکی مواد
همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، می‌توانیم در مورد حداکثر عمق مربوط به مقادیر مختلف تمرکززدایی هنگام استفاده از RFL-100M برای حکاکی عمیق در مواد فلزی مختلف، به موارد زیر دست یابیم. از داده‌های فوق، نتیجه گرفته می‌شود که حکاکی عمیق روی سطح فلز برای دستیابی به بهترین اثر حکاکی، به تمرکززدایی خاصی نیاز دارد. تمرکززدایی برای حکاکی آلومینیوم و برنج -۳ میلی‌متر و تمرکززدایی برای حکاکی فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی -۲ میلی‌متر است.
02 تأثیر پهنای پالس بر عمق حکاکی
از طریق آزمایش‌های فوق، میزان بهینه‌ی عدم فوکوس RFL-100M در حکاکی عمیق با مواد مختلف به دست می‌آید. از میزان بهینه‌ی عدم فوکوس استفاده کنید، پهنای پالس و فرکانس مربوطه را در پارامترهای اولیه تغییر دهید و سایر پارامترها بدون تغییر باقی می‌مانند.
این امر عمدتاً به این دلیل است که هر پهنای پالس لیزر RFL-100M دارای یک فرکانس پایه متناظر است. وقتی فرکانس کمتر از فرکانس پایه متناظر باشد، توان خروجی کمتر از توان متوسط است و وقتی فرکانس بالاتر از فرکانس پایه متناظر باشد، توان پیک کاهش می‌یابد. آزمایش حکاکی نیاز به استفاده از بزرگترین پهنای پالس و حداکثر ظرفیت برای آزمایش دارد، بنابراین فرکانس آزمایش، فرکانس پایه است و داده‌های آزمایش مربوطه در آزمایش بعدی به تفصیل شرح داده خواهد شد.
فرکانس پایه مربوط به هر پهنای پالس: ۲۴۰ نانوثانیه، ۱۰ کیلوهرتز، ۱۶۰ نانوثانیه، ۱۰۵ کیلوهرتز، ۱۳۰ نانوثانیه، ۱۱۹ کیلوهرتز، ۱۰۰ نانوثانیه، ۱۴۴ کیلوهرتز، ۵۸ نانوثانیه، ۱۷۹ کیلوهرتز، ۴۰ نانوثانیه، ۲۴۵ کیلوهرتز، ۲۰ نانوثانیه، ۴۹۰ کیلوهرتز، ۱۰ نانوثانیه، ۹۹۹ کیلوهرتز. آزمایش حکاکی را از طریق پالس و فرکانس فوق انجام دهید، نتیجه آزمایش در شکل ۲ نشان داده شده است.
شکل 2 مقایسه تأثیر پهنای پالس بر عمق حکاکی
از نمودار می‌توان دریافت که وقتی RFL-100M در حال حکاکی است، با کاهش پهنای پالس، عمق حکاکی نیز به همان نسبت کاهش می‌یابد. عمق حکاکی هر ماده با ۲۴۰ نانوثانیه بیشترین مقدار را دارد. این امر عمدتاً به دلیل کاهش انرژی تک پالس به دلیل کاهش پهنای پالس است که به نوبه خود آسیب به سطح ماده فلزی را کاهش می‌دهد و در نتیجه عمق حکاکی کمتر و کمتر می‌شود.
03 تأثیر فرکانس بر عمق حکاکی
از طریق آزمایش‌های فوق، بهترین میزان عدم فوکوس و پهنای پالس RFL-100M هنگام حکاکی با مواد مختلف به دست آمد. از بهترین میزان عدم فوکوس و پهنای پالس برای ثابت ماندن استفاده کنید، فرکانس را تغییر دهید و تأثیر فرکانس‌های مختلف را بر عمق حکاکی آزمایش کنید. نتایج آزمایش همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.
شکل 3 مقایسه تأثیر فرکانس بر کنده‌کاری عمیق مواد
از نمودار می‌توان دریافت که وقتی لیزر RFL-100M مواد مختلف را حکاکی می‌کند، با افزایش فرکانس، عمق حکاکی هر ماده به طور متناسب کاهش می‌یابد. وقتی فرکانس ۱۰۰ کیلوهرتز است، عمق حکاکی بیشترین مقدار را دارد و حداکثر عمق حکاکی آلومینیوم خالص ۲.۴۳ میلی‌متر، برای برنج ۰.۹۵ میلی‌متر، برای فولاد ضد زنگ ۰.۵۵ میلی‌متر و برای فولاد کربنی ۰.۳۶ میلی‌متر است. در میان آنها، آلومینیوم حساس‌ترین ماده به تغییرات فرکانس است. وقتی فرکانس ۶۰۰ کیلوهرتز است، حکاکی عمیق روی سطح آلومینیوم امکان‌پذیر نیست. در حالی که برنج، فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی کمتر تحت تأثیر فرکانس قرار می‌گیرند، اما با افزایش فرکانس، روند کاهش عمق حکاکی را نیز نشان می‌دهند.
04 تأثیر سرعت بر عمق حکاکی
شکل ۴ مقایسه تأثیر سرعت حکاکی بر عمق حکاکی
از نمودار می‌توان دریافت که با افزایش سرعت حکاکی، عمق حکاکی نیز به همان نسبت کاهش می‌یابد. وقتی سرعت حکاکی ۵۰۰ میلی‌متر بر ثانیه باشد، عمق حکاکی هر ماده بیشترین مقدار را دارد. عمق حکاکی آلومینیوم، مس، فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی به ترتیب عبارتند از: ۳.۴ میلی‌متر، ۳.۲۴ میلی‌متر، ۱.۶۹ میلی‌متر، ۱.۳۱ میلی‌متر.
05 تأثیر فاصله پرکننده بر عمق حکاکی
شکل 5 تأثیر تراکم پر شدن بر راندمان حکاکی
از نمودار می‌توان دریافت که وقتی چگالی پر شدن 0.01 میلی‌متر است، عمق حکاکی آلومینیوم، برنج، فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی همگی حداکثر هستند و با افزایش فاصله پر شدن، عمق حکاکی کاهش می‌یابد. فاصله پر شدن از 0.01 میلی‌متر افزایش می‌یابد. در فرآیند 0.1 میلی‌متر، زمان لازم برای تکمیل 100 حکاکی به تدریج کوتاه می‌شود. وقتی فاصله پر شدن بیشتر از 0.04 میلی‌متر باشد، محدوده زمان کوتاه شدن به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
در نتیجه گیری
از طریق آزمایش‌های فوق، می‌توانیم پارامترهای فرآیند توصیه‌شده برای حکاکی عمیق مواد فلزی مختلف با استفاده از RFL-100M را بدست آوریم:
زمان ارسال: ۱۱ ژوئیه ۲۰۲۲