أخبار

في تطبيقات القوالب واللافتات وملحقات الأجهزة واللوحات الإعلانية ولوحات ترخيص السيارات وغيرها من المنتجات، لا تقتصر آثار عمليات التآكل التقليدية على تلويث البيئة فحسب، بل تخفض كفاءتها أيضًا. كما أن تطبيقات العمليات التقليدية، مثل التشغيل الآلي والخردة المعدنية وسوائل التبريد، قد تُسبب تلوثًا بيئيًا. على الرغم من تحسين الكفاءة، إلا أن الدقة ليست عالية، ولا يُمكن نحت الزوايا الحادة. بالمقارنة مع طرق نحت المعادن العميقة التقليدية، يتميز نحت المعادن العميق بالليزر بمزايا عدم التلوث، والدقة العالية، ومرونة النحت، مما يُلبي متطلبات عمليات النحت المعقدة.

تشمل المواد الشائعة للنحت العميق للمعادن الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم والنحاس والمعادن الثمينة وما إلى ذلك. يجري المهندسون أبحاثًا حول معلمات النحت العميق عالية الكفاءة لمواد معدنية مختلفة.

تحليل الحالة الفعلية:
معدات منصة الاختبار: رأس غالفو ثلاثي الأبعاد من كارمانهاس مع عدسة (F = 163/210) لإجراء اختبار نحت عميق. حجم النقش 10 مم × 10 مم. اضبط المعلمات الأولية للنقش، كما هو موضح في الجدول 1. غيّر معلمات العملية، مثل مقدار عدم التركيز، وعرض النبضة، والسرعة، وفترة التعبئة، وما إلى ذلك، واستخدم جهاز اختبار النحت العميق لقياس العمق، وابحث عن معلمات العملية ذات أفضل تأثير نحت.

الجدول 1 المعلمات الأولية للنحت العميق

من خلال جدول معاملات العملية، نلاحظ وجود العديد من المعاملات التي تؤثر على تأثير النقش العميق النهائي. نستخدم طريقة متغيرات التحكم لمعرفة تأثير كل معاملة على النتيجة، وسنعلنها واحدة تلو الأخرى.

01 تأثير عدم التركيز على عمق النحت

استخدم أولاً مصدر ليزر الألياف Raycus، بقوة 100 واط، طراز RFL-100M، لنقش المعلمات الأولية. نفّذ اختبار النقش على أسطح معدنية مختلفة. كرّر النقش 100 مرة لمدة 305 ثوانٍ. غيّر مستوى عدم التركيز، واختبر تأثيره على نقش المواد المختلفة.

الشكل 1 مقارنة تأثير عدم التركيز على عمق نحت المادة

كما هو موضح في الشكل 1، يُمكننا الحصول على أقصى عمق مُقابل لاختلاف كميات إزالة التركيز عند استخدام RFL-100M للنقش العميق على مواد معدنية مُختلفة. بناءً على البيانات السابقة، يُستنتج أن النقش العميق على سطح المعدن يتطلب إزالة تركيز مُعينة للحصول على أفضل تأثير نقش. إزالة التركيز لنقش الألومنيوم والنحاس الأصفر هي -3 مم، ولنقش الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني هي -2 مم.

02 تأثير عرض النبضة على عمق النحت 

من خلال التجارب المذكورة أعلاه، تم الحصول على أفضل قيمة لفقدان التركيز لـ RFL-100M عند النقش العميق باستخدام مواد مختلفة. باستخدام أفضل قيمة لفقدان التركيز، غيّر عرض النبضة والتردد المقابل في المعلمات الأولية، مع بقاء المعلمات الأخرى دون تغيير.

يعود ذلك أساسًا إلى أن كل عرض نبضة في ليزر RFL-100M له تردد أساسي مُقابل. عندما يكون التردد أقل من التردد الأساسي المُقابل، تكون طاقة الخرج أقل من متوسط ​​الطاقة، وعندما يكون التردد أعلى من التردد الأساسي المُقابل، تنخفض طاقة الذروة. يتطلب اختبار النقش استخدام أكبر عرض نبضة وأقصى سعة للاختبار، لذا يكون تردد الاختبار هو التردد الأساسي، وسيتم شرح بيانات الاختبار ذات الصلة بالتفصيل في الاختبار التالي.

التردد الأساسي المقابل لكل عرض نبضة هو: 240 نانوثانية، 10 كيلو هرتز، 160 نانوثانية، 105 كيلو هرتز، 130 نانوثانية، 119 كيلو هرتز، 100 نانوثانية، 144 كيلو هرتز، 58 نانوثانية، 179 كيلو هرتز، 40 نانوثانية، 245 كيلو هرتز، 20 نانوثانية، 490 كيلو هرتز، 10 نانوثانية، 999 كيلو هرتز. قم بإجراء اختبار النقش من خلال النبضة والتردد أعلاه، وتظهر نتيجة الاختبار في الشكل 2الشكل 2 مقارنة تأثير عرض النبضة على عمق النقش

يتضح من الرسم البياني أنه عند نقش RFL-100M، يتناقص عمق النقش مع تناقص عرض النبضة. يبلغ عمق النقش لكل مادة أقصى حد له عند 240 نانوثانية. ويعود ذلك أساسًا إلى انخفاض طاقة النبضة الواحدة نتيجةً لتناقص عرض النبضة، مما يقلل بدوره من تلف سطح المادة المعدنية، مما يؤدي إلى تناقص عمق النقش تدريجيًا.

03 تأثير التردد على عمق النقش

من خلال التجارب المذكورة أعلاه، تم الحصول على أفضل قيمة لفقدان التركيز وعرض نبضة لـ RFL-100M عند النقش بمواد مختلفة. استخدم أفضل قيمة لفقدان التركيز وعرض النبضة للحفاظ على ثباتهما، ثم غيّر التردد، واختبر تأثير الترددات المختلفة على عمق النقش. نتائج الاختبار كما هو موضح في الشكل 3.

الشكل 3 مقارنة تأثير التردد على النحت العميق للمادة

يتضح من الرسم البياني أنه عند نقش ليزر RFL-100M على مواد مختلفة، يتناقص عمق النقش لكل مادة مع زيادة التردد. عند تردد 100 كيلوهرتز، يكون عمق النقش هو الأكبر، ويبلغ أقصى عمق نقش للألمنيوم النقي 2.43 مم، وللنحاس الأصفر 0.95 مم، وللفولاذ المقاوم للصدأ 0.55 مم، وللفولاذ الكربوني 0.36 مم. ومن بين هذه المواد، يُعد الألومنيوم الأكثر حساسية لتغيرات التردد. فعند تردد 600 كيلوهرتز، لا يمكن إجراء نقش عميق على سطح الألومنيوم. في حين أن النحاس الأصفر والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني أقل تأثرًا بالتردد، إلا أنها تُظهر أيضًا اتجاهًا نحو انخفاض عمق النقش مع زيادة التردد.

04 تأثير السرعة على عمق النقش

الشكل 4 مقارنة تأثير سرعة النحت على عمق النحت

يتضح من الرسم البياني أنه مع زيادة سرعة النقش، ينخفض ​​عمق النقش تبعًا لذلك. عند سرعة نقش 500 مم/ثانية، يكون عمق النقش لكل مادة هو الأكبر. أعماق النقش للألمنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني هي على التوالي: 3.4 مم، 3.24 مم، 1.69 مم، 1.31 مم.

05 تأثير تباعد التعبئة على عمق النقش

الشكل 5 تأثير كثافة الملء على كفاءة النقش

يتضح من الرسم البياني أنه عند كثافة ملء 0.01 مم، تكون أعماق نقش الألومنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني جميعها في أقصى حد لها، ويتناقص عمق النقش مع زيادة فجوة الملء؛ حيث تزداد مسافة الملء من 0.01 مم. عند 0.1 مم، يتقلص الوقت اللازم لإكمال 100 نقش تدريجيًا. عندما تكون مسافة الملء أكبر من 0.04 مم، ينخفض ​​نطاق وقت التقصير بشكل كبير.

ختاماً

من خلال الاختبارات المذكورة أعلاه، يمكننا الحصول على معلمات العملية الموصى بها للنحت العميق للمواد المعدنية المختلفة باستخدام RFL-100M: