激光打標的三種方式

三種激光束傳輸系統

有三種主要的激光束傳輸系統用于在物體表層產生標記,目前國內的激光打標按其工作方式可分為掩模式打標、陣列式打標和掃描式打標。

掩模式打標

掩模標記法又叫投影式標記法。系統由激光器、掩模板和成像透鏡組成,其原理是在一塊模板上,將待打的數字 ,字符 ,條碼,圖像等雕空 ,做成掩膜。將激光經望遠鏡的擴束,均勻地照在事先傲好的掩模板上,光從掩模板上雕空部分通過,把沒有雕空的部分遮住。透過掩模的光用透鏡聚焦在待打標工件表面上,然后在工件表面進行標記。

優缺點

通常每個脈沖即可打出包含多個符號的完整標記,受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產生化學反應,發生顏色變化形成可分辨的清晰標記,對于大批量產品,可在生產線上直接進行激光打標;缺點是打標靈活性差,能量利用率低,每次更換圖案需要重新制作掩模,制作掩模費時費力,效率低下。

點陣式標記法

陣列式打標系統使用幾臺小型激光器同時發射脈沖,經反射鏡和聚焦透鏡后,使幾個激光脈沖在被打標材料表面上燒蝕(熔化)出大小及深度均勻的小凹坑,每個字符、圖案都是由這些小圓黑凹坑構成的,一般是橫筆劃 5 個點,豎筆劃 7 個點,從而形成 5×7 的陣列。陣列式打標一般采用小功率射頻激勵 CO2激光器,其打標速度最高可達 6000字符/秒,因而成為高速在線打標的理想選擇,其缺點是只能標記點陣字符,且只能達到 5×7 的分辨率,對于漢字無能為力。

靜態打標

掩模和點陣式光束傳輸系統的主要缺點是,它們生成的代碼都是靜態的,相比之下,將激光束像筆一樣寫在產品的表面,是一種更通用的光束傳輸原理。因此,掃描式標記技術現在已經成為最受歡迎的技術。

振鏡掃描式標記法

振鏡式標記法是將激光束入射到兩反射鏡(振鏡)利用計算機控制掃描反射鏡,這兩個反射鏡可分別沿X-Y軸掃描,在一個確定的平面上打出數字、文字、圖形等。標記面積可大可小,可同時標記幾個小零件,也可以對一個零件標記出多種文字和圖案。簡言之,掃描法就是利用激光這只“筆”在需要加工的工件上進行刻寫。掃描打標系統中,計算機對圖形、文字的處理通常是采用矢量來表示圖形和文字,即用有向線段畫出各種各樣的圖形和文字。

這種方法采用了計算機高級圖形系統對圖形的處理方式,具有作圖效率高、圖形精度好等特點,并且能夠無失真、無變形的放大和縮小圖形。但是掃描標記在實際加工中除了材料的因素外,打標面積的分辨率、激光功率、打標速度等參數會對質量產生影響,各參數簡互相作用、互相制約。

激光打標掃描式標記法
激光打標掃描式標記法

激光器分類

  1. 振鏡掃描式打標系統一般使用連續光泵工作波長為1.06μm 的 Nd:YAG 激光器,輸出功率為 10~120W,激光輸出可以是連續的。
  2. 近年發展的射頻激勵 CO2激光器,也被用于振鏡掃描式激光打標機。Nd:YAG 激光器和 CO2 激光器的缺點是對材料的熱損傷及熱擴散比較嚴重,產生的熱邊效應常會使標記模糊。
  3. 準分子激光器產生的紫外光打標時,不加熱物質,只蒸發物質的表面,在表面組織產生光化學效應,而在物質表層留下標記。所以,用準分子激光打標時,標記邊緣十分清晰。由于材料對紫外光的吸收大,激光對材料的作用只發生在材料的最表層,對材料幾乎沒有燒損現象,因此準分子激光器更適合于材料的標記。

振鏡掃描式打標因其應用范圍廣,可進行矢量打標和點陣打標,標記范圍可調,而且具有響應速度快、打標速度高(每秒鐘可打標幾百個字符)、打標質量較高、光路密封性能好、對環境適應性強等優勢已成為主流產品,并被認為代表了未來激光打標機的發展方向,具有廣闊的應用前景。

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