在模具、標(biāo)牌、五金配件、廣告板、汽車車牌等產(chǎn)品上，傳統(tǒng)的腐蝕工藝不僅會帶來環(huán)境污染，且效率較低。機(jī)加工等進(jìn)行雕刻深度的傳統(tǒng)工藝應(yīng)用，產(chǎn)生的金屬廢棄物和冷卻液也會帶來環(huán)境的污染，雖然效率提高但精度不高，不能雕刻銳角。對比金屬深雕的傳統(tǒng)方式，激光金屬深雕具有無污染、精度高、雕刻內(nèi)容靈活、可滿足復(fù)雜雕刻工藝等優(yōu)勢。

金屬深雕常見的材料有碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、貴金屬等，銳科工程師針對不同金屬材料進(jìn)行高效深雕參數(shù)研究。

實際案例分析

試驗平臺配備RAYLASE(MS-II-10)振鏡和聚焦鏡（F=163/210）進(jìn)行深雕試驗。雕刻尺寸為10mm×10mm，設(shè)置雕刻初始參數(shù)，如表1所示。改變離焦量、脈寬、速度、填充間距等工藝參數(shù)，使用深雕測試儀進(jìn)行深度測量，找到雕刻效果最佳的工藝參數(shù)。

表1深雕初始參數(shù)

通過工藝參數(shù)表，我們可以看出有較多參數(shù)對最終的深雕效果產(chǎn)生影響，我們通過控制變量法來尋找各個工藝參數(shù)對效果影響的過程，現(xiàn)一一給大家揭曉。

離焦量對雕刻深度的影響

首先使用RFL-100M激光器雕刻初始參數(shù)，在不同金屬表面進(jìn)行雕刻試驗，重復(fù)雕刻100次，時間為305S，改變離焦量，并測試離焦量對不同材料雕刻效果的影響。

圖1 離焦量對材料雕刻深度的影響對比圖

如圖1所示，我們可以得到以下關(guān)于使用RFL-100M在不同金屬材料進(jìn)行深雕時，不同的離焦量對應(yīng)的最大深度。通過以上數(shù)據(jù)得出在金屬表面進(jìn)行深雕需要一定離焦量才能得到最佳的雕刻效果，其中雕刻鋁和黃銅的離焦量為-3mm雕刻不銹鋼和碳鋼的離焦量為-2mm。

脈寬對雕刻深度影響

通過上述試驗得出RFL-100M在不同材料深雕時的最佳離焦量，使用最佳離焦量，改變初始參數(shù)中的脈寬和對應(yīng)頻率，其他參數(shù)不變。這主要由于RFL-100M激光器的每個脈寬都有對應(yīng)的基頻頻率，當(dāng)?shù)陀趯?yīng)的基頻頻率時輸出功率低于平均功率，當(dāng)頻率高于對應(yīng)基頻頻率時峰值功率會降低，而雕刻試驗需要使用脈寬最大、能力最大進(jìn)行測試，所以試驗頻率為基頻頻率，相關(guān)試驗數(shù)據(jù)在后面試驗中會進(jìn)行詳細(xì)表述。每個脈寬對應(yīng)的基頻頻率為：240ns，10kHz、160ns，105kHz、130ns，119kHz、100ns，144kHz、58ns，179kHz、40ns，245kHz、20ns，490kHz、10ns，999kHz。通過以上脈沖和頻率進(jìn)行雕刻試驗，試驗結(jié)果如圖2所示

圖2 脈沖寬度對雕刻深度的影響對比圖

從圖表中可以看出RFL-100M雕刻時，隨著脈寬的減小其雕刻深度也相應(yīng)減小。240ns時各材料雕刻深度均最大, 這主要是由于降低脈寬導(dǎo)致單脈沖能量降低，進(jìn)而降低了對金屬材料表面的破壞性，導(dǎo)致雕刻深度越來越小。

頻率對雕刻深度影響

通過上述試驗得出RFL-100M在不同材料雕刻時的最佳離焦量和脈寬，使用最佳離焦量和脈寬保持不變，改變頻率，測試不同頻率對雕刻深度的影響，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 頻率對材料深雕的影響對比圖

從圖表中可以看出RFL-100M激光器在對各材料進(jìn)行雕刻時，隨著頻率的增加各材料雕刻深度相應(yīng)的減小，其頻率為100kHz時雕刻深度均最大，純鋁最大雕刻深度為2.43mm，黃銅為0.95mm，不銹鋼為0.55mm，碳鋼為0.36mm。其中，鋁材對頻率的改變最為敏感，當(dāng)頻率為600kHz時，無法在鋁材表面進(jìn)行深雕。而黃銅、不銹鋼和碳鋼受頻率影響較小，但也呈現(xiàn)出頻率增加雕刻深度越來越小的趨勢。

速度對雕刻深度影響

圖4 雕刻速度對雕刻深度的影響對比圖

從圖表中可以看出隨著雕刻速度的增加雕刻深度相應(yīng)的減小，雕刻速度為500mm/s時各材料雕刻深度均最大，雕刻鋁，銅，不銹鋼和碳鋼的最大深度分別為：3.4mm、3.24mm、1.69mm、1.31mm。

填充間距對雕刻深度影響

圖5 填充密度對雕刻效率的影響

從圖表中可以看出當(dāng)填充密度為0.01mm時，鋁、黃銅、不銹鋼、碳鋼的雕刻深度均為最大值，隨著填充間隙的增加雕刻深度相應(yīng)的減小；填充間距從0.01mm增加到0.1mm過程中，其完成100次雕刻所需時間均逐漸縮短，填充間距大于0.04mm時，其縮短時間幅度明顯降低。

結(jié)論

通過上述試驗，我們可以得出使用RFL-100M對不同金屬材料深雕的推薦工藝參數(shù)：