Ключевые факторы при выборе лазерной маркировочной машины

Что такое лазерная маркировочная машина?

Лазерная маркировка — метод маркировки различных объектов с помощью лазера. Принцип: лазерный пучок модифицирует оптическое внешнее вид поверхности, в которую попадает. Это может происходить через разные механизмы:

1. Абляция материала (лазерная гравировка); иногда удаление цветного поверхностного слоя.
2. Плавление металла, изменение структуры поверхности.
3. Легкое обжигание (углеродирование) бумаги, картона, дерева, полимеров.
4. Трансформация (например, обесцвечивание) пигментов (промышленных лазерных добавок) в пластике.
5. Расширение полимера при испарении добавки.
6. Генерация поверхностных структур (маленькие пузырьки).

Сканируя лазерный пучок (например, двумя подвижными зеркалами), можно быстро наносить буквы, символы, штрихкоды и другую графику, используя векторное или растровое сканирование. Другой метод — маска, проецируемая на заготовку (проекционная маркировка, маскочная маркировка). Этот метод проще и быстрее (применим даже к движущимся заготовкам), но менее гибок, чем сканирование.

«Лазерная маркировка» означает маркировку или этикетировку деталей и материалов лазерным пучком. Различают разные процессы: гравировку, удаление, окрашивание, отжиг и пенирование. В зависимости от материала и требований к качеству у каждой процедуры свои преимущества и недостатки.

Как работает лазерная маркировочная машина?

Основы лазерной технологии

Все лазеры состоят из трех компонентов:

1. Внешний источник насоса (помпа).
2. Активная лазерная среда.
3. Резонатор.

Источник насоса направляет внешнюю энергию к лазеру.

Активная лазерная среда находится внутри лазера. В зависимости от конструкции, среда может состоять из газовой смеси (CO₂ лазер), кристаллического тела (YAG лазер) или стекловолокон (волоконный лазер). Когда энергия поступает в лазерную среду через насос, она излучает энергию в виде излучения.

Активная лазерная среда находится между двумя зеркалами — «резонатором». Одно зеркало — полупрозрачное. Излучение активной среды усиливается в резонаторе. Одновременно только определенное излучение может выйти через полупрозрачное зеркало. Этот сфокусированный пучок — лазерное излучение.

Преимущества лазерной маркировочной машины

Высокая точность маркировки при постоянном качестве

Благодаря высокой точности даже очень тонкая графика, 1-точечные шрифты и очень мелкие геометрии получаются четко читаемыми. Одновременно маркировка лазером обеспечивает постоянное высокое качество.

Высокая скорость маркировки

Лазерная маркировка — один из самых быстрых процессов маркировки на рынке. Это дает высокую производительность и экономию затрат при производстве. В зависимости от структуры и размера материала, разные лазерные источники (волоконные лазеры) или машины (гальво-лазеры) могут еще больше увеличить скорость.

Долговечная маркировка

Лазерная травка постоянна и устойчива к абразии, теплу и кислотам. При определенных настройках параметров лазера некоторые материалы можно маркировать без повреждения поверхности.

Применения лазерной маркировочной машины

Огромное разнообразие применений:

1. Нанесение номеров деталей, дат «использовать до» на пищевые упаковки, бутылки и др.
2. Нанесение трассируемой информации для контроля качества.
3. Маркировка печатных плат (ПП), электронных компонентов и кабелей.
4. Нанесение логотипов, штрихкодов и другой информации на продукты.

По сравнению с другими технологиями (струйная печать, механическая маркировка), лазерная маркировка имеет преимущества: очень высокие скорости, низкие эксплуатационные расходы (нет расходников), постоянное высокое качество и долговечность, отсутствие загрязнений, возможность записи очень мелких элементов, высокая гибкость автоматизации.

Пластики, дерево, картон, бумага, кожа, акрил часто маркируют низкмощными CO₂ лазерами. Для металлических поверхностей эти лазеры менее подходят из-за малого поглощения на больших длинах волн (~10 мкм); длины волн ~1 мкм (лампочные или диодно-накачанные Nd:YAG, обычно Q-switched, или волоконные лазеры) более уместны. Типичные мощности для маркировки — 10–100 Вт. Более короткие длины волн (532 нм, удвоение частоты YAG) могут быть преимущественны, но не всегда экономически конкурентны. Для маркировки металлов вроде золота, имеющего слишком низкое поглощение в 1-мкм области, короткие длины волн необходимы.

Материалы для маркировки

Металлы

Нержавеющая сталь, алюминий, золото, серебро, титан, бронза, платина, медь.

Лазер давно служит хорошо для гравировки и маркировки металлов. Не только мягкие металлы (алюминий), но и сталь или очень твердые сплавы можно маркировать точно, читаемо и быстро. С некоторыми металлами (стальные сплавы) возможно коррозийно-стойкая маркировка отжигом без повреждения структуры поверхности. Металлические изделия маркируются лазером в широком спектре отраслей.

Пластики

Поликарбонат (PC), полиамид (PA), полиэтилен (PE), полипропилен (PP), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), полиимид (PI), полистирол (PS), полиметилметакрилат (PMMA), полиэстер (PES).

Пластики можно маркировать или гравировать лазером разными способами. Волоконный лазер позволяет маркировать многие коммерчески используемые пластики (поликарбонат, ABS, полиамид и др.) с постоянным, быстрым, высококачественным результатом. Благодаря низким наладкам и гибкости, даже малые партии можно маркировать экономично.

Органические материалы

Требуют специальных решений для постоянных маркировок с четкими контурами. Эксперты STYLECNC разрабатывают системы, идеально решающие эту задачу. Системы с управляемой интенсивностью для удержания тепловыделения в нужных пределах.

Стекло и керамика

Материалы вроде стекла и керамики предъявляют высокие требования. STYLECNC разработала технологию для высококонтрастных трещинонезависимых маркировок на стекле.

Разные процессы лазерной маркировки

Маркировка отжигом (Annealing Marking)

Специальный тип лазерной травки для металлов. Тепловой эффект пучка вызывает процесс оксидизации под поверхностью, приводящий к смене цвета на поверхности металла.

Лазерная гравировка (Laser Engraving)

Поверхность заготовки плавится и испаряется лазером. Пучок удаляет материал. Полученное вдавливание — гравировка.

Удаление (Removing)

Лазерный пучок удаляет верхние покрытия на подложке. Контраст возникает за счет разных цветов покрытия и подложки. Типичные материалы: анодированный алюминий, покрытые металлы, фольги и пленки, ламинаты.

Пенирование (Foaming)

Лазерный пучок плавит материал. В процессе образуются газовые пузырьки, диффузно отражающие свет. Маркировка получается светлее необласти. Используется в основном для темных пластиков.

Углеродирование (Carbonizing)

Дает сильные контрасты на светлых поверхностях. Лазер нагревает поверхность (мин. 100°C), выделяются кислород, водород или их комбинация. Остается потемневшая область с повышенной концентрацией углерода.

Применимо к полимерам или биополимерам (дерево, кожа). Так как углеродирование дает темные марки, контраст на темных материалах будет минимальным.

Цветная маркировка (Color Marking)

Процесс с использованием MOPA волоконного лазера для нанесения цвета на металлические поверхности (нержавейка, титан и др.). MOPA — конфигурация из мастер-лазера (seed laser) и оптического усилителя для повышения выходной мощности.

3D маркировка (3D Marking)

Система 3D лазерной маркировки через программное управление оптически расширенной линзой в направлении оптической оси с высокоскоростным возвратно-поступательным движением, динамически регулирует фокусное расстояние лазерного пучка, делая фокальное пятно в разных местах на поверхности заготовки равномерным, реализуя 3D поверхность, высокую точность лазерной обработки поверхности.