Продолжение поста «Лазерная маркировка и гравировка. Немного теории, советов и приоткрытие тайн»2
Глубокая гравировка
Сегодня поговорим о глубокой гравировке и проблемах с ней связанных.
Из названия понятно, что глубокая гравировка лазером заключается разрушении, причем послойном разрушении, материала на определенную глубину.
Лазер долбит импульсами по определенной площади большое количество раз. Причем каждый раз по одним и тем же точкам (если, конечно, не настраивать как-то по-другому).
Но достигнув определенной глубины мы можем увидеть очень неприятную картину на краях поля гравировки (снималось через электронный микроскоп).
Чтобы понять, что же за хрень тут получилась, необходимо снова вспомнить физику.
Лазерный луч – это поток сфокусированного света на одной длине волны. Источник: https://instrument.guru/sovety/vse-o-printsipe-raboty-lazera...
А, как и любой другой поток, лазерный луч имеет форму, и эта форма - цилиндр. В точке контакта лазера с материалом мы получаем круг определенного диаметра и определенной площади (например на линзе F330 с рабочим полем 200х200 мм диаметр круга в фокусе примерно 0.04 мм, а площадь, соответственно, 0.001257 кв.мм.).
Но энергия лазерного луча неравномерна в каждой точке этого круга, и представляет из себя примерно такой градиент (чем светлее, тем больше энергия луча):
И при каждом импульсе на материале мы получаем, соответственно, такой кратер:
При гравировке мы настраиваем скорость, частоту импульса и плотность заливки таким образом, чтобы наши круги пересекались по определенной сетке и поверхность получалась более или менее ровная
Ну, с внутренней частью гравируемой поверхности более или менее понятно. А что происходит на краях, где луч долбит много раз в одну и ту же точку?
А происходит то, что мощность лазера по краям пучка становится настолько маленькой, что материал уже не гравируется (разрушается), а маркируется (нагревается). А так как такое происходит большое количество раз, материал на краях все же начинает немного разрушаться, но неравномерно. И получается какая-то фубля.
Но теперь еще раз вернемся к физике (или геометрии?) нашего лазерного луча.
Как меняется его диаметр при приближении и удалении от фокусного расстояния?
Лучше всяких слов объяснит вот эта картинка.
Фокусное расстояние (фокальная плоскость) - это такое расстояние от линзы, где лазерный луч приобретает максимальную мощность и имеет минимальный диаметр. А глубина фокуса - это такое расстояние "вверх" и "вниз" от фокальной плоскости, на котором лазер вообще оказывает какое-то воздействие на материал.
Вы видите как меняется диаметр луча в границах глубины фокуса? Сначала он уменьшается, достигая пика мощности, а потом увеличивается, теряя мощность.
Что делают гравировщики "по-умолчанию"? Устанавливают штангу сканатора маркиратора на таком расстоянии, чтобы поверхность детали была в фокусе, и начинают долбить (дятел.жыпэг).
Продолбившись на какую-то глубину, луч начинает терять мощность, и долбиться становится все сложнее.
"Стопэ!" - скажет мне кто-то очень внимательный. По мере удаления от фокусного расстояния диаметр луча увеличивается, а края материала с увеличением глубины сжимаются ближе к центру. Примерно как-то так:
А все потому, что распределение энергии в луче по мере отдаления от фокальной плоскости тоже меняется примерно так:
Вот и получается, чем дальше от фокальной плоскости поверхность обрабатываемого материала, тем более "впуклым" получается каждый кратер, и наша граница гравировки начинает сжиматься.
Так к чему же я вся эта нудятина написана?
Как же нам избавиться от этой фубли, которая образуется на границе гравировки? Скажу честно - одними только настройками маркиратора полностью никак. Только дополнительной постобработкой (механической чисткой, шлифовкой). Но эту фублю можно сделать чуток менее мерзотной.
Я пока знаю только 3 способа, но скорее всего их больше
Помните же эти настройки заливки в программе?
После 2-3 проходов гравировки делать проход чистки, предварительно установив... я уж даже не знаю как его точно назвать... обратный припуск, обратный отступ, зарез, заступ... в поле "Отступ от края". Поставить там, допустим, -0.02 мм. Тем самым чистка будет происходить не только в границах гравировки, но и за ее пределами. А пик мощности нашего лазерного луча будет находится как раз на границе.
После нескольких проходов гравировки (и чистки) следующие несколько проходов делать с припуском (отступом) от края. К примеру: делаем 5 проходов гравировки, проход чистки, а следующие 5 проходов гравировки делаем, предварительно установив в поле "Отступ от края" например 0.002 мм. После этих 5 проходов, следующие 5 делаем с отступ 0.004. Ну и так далее. Тут минус заключается в том, что границы гравировки станут более пологими.
Начинать гравировку с верхней границы глубины фокуса. Допустим у вас фокусное расстояние линзы равно 147 мм. А верхняя граница равна 146 мм. Вот и начинайте гравировку, установив штангу сканатора на расстоянии 146 мм. Продолбившись на 1 мм (до фокусного расстояния) луч сделает края гравировки не такими всратыми (хоть и далекими до идеала), ну а с дальнейшим увеличением глубины края будут становиться все хуже и хуже.
Всем спасибо за внимание)