تنگستن کارباید (Tungsten Carbide) به عنوان یکی از سختترین متریالهای صنعتی با سختی بالای ۶۵ تا ۷۰ راکول، در تولید انواع الماسه و اینسرتهای CNC، تیغههای برشی، قالبهای پرس و سوزنهای حکاکی به کار میرود. به دلیل سختی بسیار زیاد و نقطه ذوب بالای این متریال، روشهای سنتی حکاکی روی آن کاملاً غیرممکن است. در این میان، استفاده از حکاکی لیزری تنگستن کارباید به وسیله دستگاههای فایبر، تنها راهکار دقیق، سریع و ماندگار برای ثبت شماره فنی، بارکد دوبعدی (Data Matrix) و لوگو محسوب میشود.
در این مقاله، پارامترهای دقیق تنظیمات نرمافزار EZCAD را برای سورسهای استاندارد ریکاس (Raycus) و سورسهای پیشرفته موپا (JPT MOPA) بررسی میکنیم.
ویژگیهای اپتیکی تنگستن کارباید در حکاکی لیزری
تنگستن کارباید تراکم ساختاری بالا و هدایت حرارتی نسبتاً پایینی دارد. به همین دلیل، اگر انرژی اشعه لیزر بیش از حد در یک نقطه متمرکز شود، احتمال ایجاد ترکهای میکروسکوپی (Micro-cracks) یا تغییر رنگ ناخواسته اطراف کادر حکاکی وجود دارد. برای دستیابی به یک حکاکی لیزر فایبر روی ابزارآلات سخت که هم عمق مناسبی داشته باشد و هم خوانایی بارکد را تضمین کند، باید میان سه فاکتور فرکانس (Frequency)، سرعت (Speed) و فاصله خطوط هاچ (Line Distance) تعادل ایجاد کرد.
جدول تنظیمات EZCAD برای حکاکی لیزری تنگستن کارباید
در این جدول، پارامترهای استاندارد برای لنز F-163 (میدان کاری ۱۱۰×۱۱۰ میلیمتر) آورده شده است. این تنظیمات بر اساس دو سورس محبوب ریکاس (Raycus) و سورس JPT سری MOPA تنظیم شدهاند:
نوع فرآیند | سورس لیزر پیشنهاد شده | قدرت (Power) | فرکانس (Frequency) | سرعت (Speed) | فاصله هاچ (Line Distance) | پهنای پالس (Pulse Width – مخصوص MOPA) |
|---|---|---|---|---|---|---|
حکاکی عمیق (Deep Engraving) | ریکاس ۳۰/۵۰ وات (Raycus) | ۸۰٪ تا ۹۰٪ | ۲۰ الی ۲۵ کیلوهرتز | ۳۰۰ تا ۵۰۰ mm/s | ۰.۰۳ mm (متقاطع / Cross) | ثابت (تنظیمپذیر نیست) |
حکاکی سطحی و کنتراست بالا | ریکاس ۳۰/۵۰ وات (Raycus) | ۵۰٪ تا ۶۵٪ | ۳۵ الی ۴۵ کیلوهرتز | ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ mm/s | ۰.۰۲ mm (تکجهته) | ثابت (تنظیمپذیر نیست) |
حکاکی ظریف و مشکی بدون آسیب | JPT MOPA | ۵۵٪ تا ۷۰٪ | ۶۰ الی ۹۰ کیلوهرتز | ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ mm/s | ۰.۰۲ mm | ۴۵ تا ۶۴ نانومتر (ns) |
بررسی قابلیت حکاکی رنگی روی تنگستن کارباید با سورس MOPA JPT
یکی از سوالات متداول اپراتورهای دستگاه حکاکی، امکان ایجاد لایههای رنگی روی متریالهای مختلف است. بر اساس بررسیهای دقیق اپتیکی و واقعیتهای فنی:
تنگستن کارباید قابلیت ایجاد طیفهای رنگی روشن (مانند استیل و تیتانیوم) را ندارد. ایجاد رنگ در استیل ناشی از پدیده تداخل لایههای نازک اکسیدی (Oxide Film) است. اما تنگستن به دلیل ساختار سرامیک-فلزی و اکسیداسیون متفاوت، لایه اکسیدی با طیف رنگی منعکسکننده ایجاد نمیکند.
مزیت اصلی سورس JPT MOPA روی تنگستن کارباید: سورسهای MOPA به جای رنگی کردن، قابلیت ایجاد حکاکی مشکی بسیار پررنگ و مات کاملاً یکنواخت را بدون ایجاد حرارت مخرب فراهم میکنند. این ویژگی برای درج دیتاماتریس و کدهای خوانا روی الماسههای حساس سیانسی بسیار حیاتی است. جهت درک بهتر تفاوتهای ساختاری پالسویدث و فرکانس در سورسهای پیشرفته، پیشنهاد میشود برای بررسی سایر متریالهای قابل پردازش با این تکنولوژی، میتوانید به مقاله کاربردهای دستگاه حکاکی لیزر فایبر موپا مراجعه کنید.
ویدیوی نمونه کار حکاکی لیزری روی تنگستن کارباید
نکات کلیدی جهت افزایش کیفیت و عمر ابزار
تنظیم دقیق نقطه فوکوس (Focal Length): به دلیل سختی بالا، اگر دستگاه کاملاً در نقطه فوکوس نباشد، انرژی چگالی لازم برای غلبه بر پیوند اتمی تنگستن ایجاد نخواهد شد.
استفاده از هاچ متقاطع (Cross Hatching): برای حکاکی عمیق تنگستن حتماً زاویه هاچ را در دو مرحله (مثلاً ۴۵ درجه و ۱۳۵ درجه) تنظیم کنید تا سطح به صورت یکنواخت لایهبرداری شود و پله نزند.
عدم استفاده از قدرت ۱۰۰٪: کار در قدرتهای بالای ۹۵ درصد، علاوه بر کاهش عمر سورس ریکاس، باعث سوختگی رزین و چسبهای بایندر (کبالت) موجود در ساختار تنگستن کارباید میشود.
