חֲדָשׁוֹת

ביישום תבניות, שלטים, אביזרי חומרה, שלטי חוצות, לוחיות רישוי לרכב ומוצרים אחרים, תהליכי קורוזיה מסורתיים לא רק יגרמו לזיהום סביבתי, אלא גם ליעילות נמוכה. יישומי תהליכים מסורתיים כגון עיבוד שבבי, גרוטאות מתכת ונוזל קירור עלולים גם הם לגרום לזיהום סביבתי. למרות שהיעילות שופרה, הדיוק אינו גבוה, ולא ניתן לחרוט בזוויות חדות. בהשוואה לשיטות חריטה עמוקה מסורתיות במתכת, לחריטה עמוקה במתכת בלייזר יש יתרונות של חוסר זיהום, דיוק גבוה ותכולת חריטה גמישה, שיכולה לעמוד בדרישות של תהליכי חריטה מורכבים.

חומרים נפוצים לגילוף עמוק במתכת כוללים פלדת פחמן, נירוסטה, אלומיניום, נחושת, מתכות יקרות וכו'. מהנדסים עורכים מחקר פרמטרים של גילוף עמוק יעיל במיוחד עבור חומרי מתכת שונים.

ניתוח מקרה בפועל:
ציוד פלטפורמת בדיקה Carmanhaas 3D Galvo Head עם עדשה (F=163/210) לבצע בדיקת חריטה עמוקה. גודל החריטה הוא 10 מ"מ × 10 מ"מ. קבע את הפרמטרים ההתחלתיים של החריטה, כפי שמוצג בטבלה 1. שנה את פרמטרי התהליך כגון כמות הדה-פוקוס, רוחב הפולס, המהירות, מרווח המילוי וכו', השתמש בבוחן החריטה העמוקה כדי למדוד את העומק, ומצא את פרמטרי התהליך עם אפקט הגילוף הטוב ביותר.

טבלה 1 פרמטרים ראשוניים של גילוף עמוק

דרך טבלת פרמטרי התהליך, אנו יכולים לראות שישנם פרמטרים רבים המשפיעים על אפקט החריטה העמוקה הסופי. אנו משתמשים בשיטת משתני הבקרה כדי למצוא את ההשפעה של כל פרמטר תהליך על האפקט, ועכשיו נכריז עליהם אחד אחד.

01 השפעת הדה-פוקוס על עומק הגילוף

ראשית, השתמשו במקור לייזר סיב Raycus, הספק: 100W, דגם: RFL-100M כדי לחרוט את הפרמטרים ההתחלתיים. בצעו את בדיקת החריטה על משטחי מתכת שונים. חזרו על החריטה 100 פעמים במשך 305 שניות. שנו את דה-פוקוס ובדקו את השפעת דה-פוקוס על אפקט החריטה של ​​חומרים שונים.

איור 1 השוואה בין השפעת הדה-פוקוס על עומק גילוף החומר

כפי שמוצג באיור 1, ניתן לקבל את הנתונים הבאים לגבי העומק המרבי המתאים לכמויות שונות של דה-פוקוס בעת שימוש ב-RFL-100M לחריטה עמוקה בחומרי מתכת שונים. מהנתונים לעיל, ניתן להסיק כי גילוף עמוק על פני המתכת דורש דה-פוקוס מסוים כדי לקבל את אפקט החריטה הטוב ביותר. דה-פוקוס לחריטת אלומיניום ופליז הוא -3 מ"מ, ודה-פוקוס לחריטת נירוסטה ופלדת פחמן הוא -2 מ"מ.

02 השפעת רוחב הפולס על עומק הגילוף 

באמצעות הניסויים הנ"ל, מתקבלת כמות הדה-פוקוס האופטימלית של RFL-100M בחריטה עמוקה עם חומרים שונים. יש להשתמש בכמות הדה-פוקוס האופטימלית, לשנות את רוחב הפולס והתדר המתאים בפרמטרים ההתחלתיים, ופרמטרים אחרים נשארים ללא שינוי.

הסיבה לכך היא בעיקר שלכל רוחב פולס של לייזר RFL-100M יש תדר בסיסי מתאים. כאשר התדר נמוך מהתדר הבסיסי המתאים, עוצמת המוצא נמוכה מההספק הממוצע, וכאשר התדר גבוה מהתדר הבסיסי המתאים, עוצמת השיא תפחת. בדיקת החריטה צריכה להשתמש ברוחב הפולס הגדול ביותר ובקיבולת המקסימלית לבדיקה, ולכן תדר הבדיקה הוא התדר הבסיסי, ונתוני הבדיקה הרלוונטיים יתוארו בפירוט בבדיקה הבאה.

התדר הבסיסי המתאים לכל רוחב פולס הוא: 240 ננו-שניות, 10 קילו-הרץ, 160 ננו-שניות, 105 קילו-הרץ, 130 ננו-שניות, 119 קילו-הרץ, 100 ננו-שניות, 144 קילו-הרץ, 58 ננו-שניות, 179 קילו-הרץ, 40 ננו-שניות, 245 קילו-הרץ, 20 ננו-שניות, 490 קילו-הרץ, 10 ננו-שניות, 999 קילו-הרץ. בצע את בדיקת החריטה באמצעות הפולס והתדר הנ"ל, תוצאת הבדיקה מוצגת באיור 2.איור 2 השוואה בין השפעת רוחב הפולס על עומק החריטה

ניתן לראות מהטבלה שכאשר RFL-100M חורט, ככל שרוחב הפולס יורד, עומק החריטה יורד בהתאם. עומק החריטה של ​​כל חומר הוא הגדול ביותר ועומד על 240 ננו-שניות. זה נובע בעיקר מהירידה באנרגיית הפולס הבודד עקב הקטנת רוחב הפולס, מה שבתורו מפחית את הנזק לפני השטח של חומר המתכת, וכתוצאה מכך עומק החריטה הולך וקטן.

03 השפעת התדירות על עומק החריטה

באמצעות הניסויים הנ"ל, הושגו כמות הדה-פוקוס ורוחב הפולס הטובים ביותר של RFL-100M בעת חריטה בחומרים שונים. השתמשו בכמות הדה-פוקוס ורוחב הפולס הטובים ביותר כך שיישארו ללא שינוי, שנו את התדר ובדקו את השפעת התדרים השונים על עומק החריטה. תוצאות הבדיקה כפי שמוצגות באיור 3.

איור 3 השוואה בין השפעת התדירות על חריטה עמוקה בחומר

ניתן לראות מהטבלה שכאשר לייזר RFL-100M חרט חומרים שונים, ככל שהתדר עולה, עומק החריטה של ​​כל חומר יורד בהתאם. כאשר התדר הוא 100 קילו-הרץ, עומק החריטה הוא הגדול ביותר, ועומק החריטה המקסימלי של אלומיניום טהור הוא 2.43 מ"מ, 0.95 מ"מ עבור פליז, 0.55 מ"מ עבור נירוסטה ו-0.36 מ"מ עבור פלדת פחמן. ביניהם, אלומיניום הוא הרגיש ביותר לשינויים בתדר. כאשר התדר הוא 600 קילו-הרץ, לא ניתן לבצע חריטה עמוקה על פני האלומיניום. בעוד שפליז, נירוסטה ופלדת פחמן מושפעים פחות מהתדר, הם גם מראים מגמה של ירידה בעומק החריטה עם העלייה בתדירות.

04 השפעת המהירות על עומק החריטה

איור 4 השוואה בין השפעת מהירות הגילוף לעומק הגילוף

ניתן לראות מהטבלה שככל שמהירות החריטה עולה, עומק החריטה יורד בהתאם. כאשר מהירות החריטה היא 500 מ"מ/שנייה, עומק החריטה של ​​כל חומר הוא הגדול ביותר. עומק החריטה של ​​אלומיניום, נחושת, נירוסטה ופלדת פחמן הוא בהתאמה: 3.4 מ"מ, 3.24 מ"מ, 1.69 מ"מ, 1.31 מ"מ.

05 השפעת מרווחי המילוי על עומק החריטה

איור 5 השפעת צפיפות המילוי על יעילות החריטה

ניתן לראות מהטבלה שכאשר צפיפות המילוי היא 0.01 מ"מ, עומק החריטה של ​​אלומיניום, פליז, נירוסטה ופלדת פחמן הוא מקסימלי, ועומק החריטה יורד ככל שמרווח המילוי גדל; מרווח המילוי גדל מ-0.01 מ"מ בתהליך של 0.1 מ"מ, הזמן הנדרש להשלמת 100 חריטות מתקצר בהדרגה. כאשר מרחק המילוי גדול מ-0.04 מ"מ, טווח זמן הקיצור מצטמצם משמעותית.

לסיכום

באמצעות הבדיקות הנ"ל, נוכל לקבל את פרמטרי התהליך המומלצים לגילוף עמוק של חומרי מתכת שונים באמצעות RFL-100M: