在模具、标牌、五金配件、广告牌、汽车牌照等产品的应用中，传统的腐蚀工艺不仅会造成环境污染，而且效率低下。机械加工、金属废料和冷却剂等传统工艺应用也会造成环境污染。虽然效率提高了，但精度不高，无法雕刻锐角。与传统金属深雕方法相比，激光金属深雕具有无污染、精度高、雕刻内容灵活等优点，可以满足复杂雕刻工艺的要求。
金属深雕常见的材质有碳钢、不锈钢、铝、铜、贵金属等，工程师针对不同的金属材质进行高效的深雕参数研究。
实际案例分析：
测试平台设备Carmanhaas 3D Galvo Head with Lens（F=163/210）进行深雕测试。雕刻尺寸为10毫米×10毫米。设置雕刻初始参数，如表1所示，改变离焦量、脉宽、速度、填充间隔等工艺参数，使用深雕测试仪测量深度，找到工艺参数具有最佳的雕刻效果。
表1 深雕初始参数
通过工艺参数表我们可以看到，对最终深雕效果有影响的参数有很多。我们用控制变量的方法来找出各个工艺参数对效果的影响过程，现在我们一一揭晓。
01 离焦对雕刻深度的影响
首先使用锐科光纤激光源，功率：100W，型号：RFL-100M 雕刻初始参数。在不同的金属表面进行雕刻测试。重复雕刻 100 次，持续 305 秒。改变离焦，测试离焦对不同材料雕刻效果的影响。
图1 离焦对材质雕刻深度的影响对比
如图1所示，使用RFL-100M对不同金属材料进行深度雕刻时，我们可以得到不同离焦量对应的最大深度。从以上数据可以得出，在金属表面进行深雕需要一定的离焦才能得到最佳的雕刻效果。雕刻铝和黄铜的离焦为-3毫米，雕刻不锈钢和碳钢的离焦为-2毫米。
02 脉冲宽度对雕刻深度的影响
通过以上实验，得出RFL-100M在不同材料深度雕刻时的最佳离焦量。使用最佳离焦量，改变初始参数中的脉冲宽度和对应的频率，其他参数保持不变。
这主要是因为RFL-100M激光器的每个脉冲宽度都有相应的基频。当频率低于相应的基频时，输出功率低于平均功率，当频率高于相应的基频时，峰值功率会降低。雕刻测试需要使用最大脉冲宽度和最大容量进行测试，因此测试频率为基频，相关测试数据将在后面的测试中详细介绍。
每个脉宽对应的基波频率为：240 ns，10 kHz、160 ns，105 kHz、130 ns，119 kHz、100 ns，144 kHz、58 ns，179 kHz、40 ns，245 kHz、20 ns，490 kHz、10 ns，999 kHz。通过上述脉冲和频率进行雕刻测试，测试结果如图2所示
图2 脉冲宽度对雕刻深度的影响对比
从图表中可以看出，RFL-100M在雕刻时，随着脉冲宽度减小，雕刻深度相应减小。每种材料的雕刻深度最大为240 ns。这主要是由于脉冲宽度的减小导致单脉冲能量下降，进而减少了对金属材料表面的损伤，导致雕刻深度越来越小。
03 频率对雕刻深度的影响
通过以上实验，得出了RFL-100M雕刻不同材料时的最佳离焦量和脉冲宽度。使用最佳离焦量和脉冲宽度保持不变，改变频率，测试不同频率对雕刻深度的影响。测试结果如图3所示。
图3 频率对材料深雕的影响对比
从图表中可以看出，RFL-100M激光器在雕刻各种材料时，随着频率的增加，每种材料的雕刻深度相应减小。当频率为100kHz时，雕刻深度最大，纯铝最大雕刻深度为2.43。mm、黄铜为 0.95 mm、不锈钢为 0.55 mm、碳钢为 0.36 mm。其中，铝对频率的变化最为敏感。当频率为600kHz时，无法在铝表面进行深雕。虽然黄铜、不锈钢和碳钢受频率影响较小，但随着频率的增加，它们也呈现出雕刻深度减小的趋势。
04 速度对雕刻深度的影响
图4 雕刻速度对雕刻深度影响对比
从图表中可以看出，随着雕刻速度的增加，雕刻深度相应减小。当雕刻速度为500mm/s时，每种材料的雕刻深度最大。铝、铜、不锈钢、碳钢的雕刻深度分别为：3.4毫米、3.24毫米、1.69毫米、1.31毫米。
05 填充间距对雕刻深度的影响
图5 填充密度对雕刻效率的影响
从图表中可以看出，当填充密度为0.01 mm时，铝、黄铜、不锈钢、碳钢的雕刻深度均最大，且随着填充间隙的增大，雕刻深度减小；填充间距从0.01毫米增加到0.1毫米的过程中，完成100次雕刻所需的时间逐渐缩短。当填充距离大于0.04mm时，缩短时间范围显着减小。
综上所述
通过以上测试，我们可以得到使用RFL-100M对不同金属材料进行深雕的推荐工艺参数：
发布时间：2022年7月11日