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作為打標(biāo)應(yīng)用的可靠工具,激光器已在行業(yè)內(nèi)確立了穩(wěn)定地位。相比起其他打標(biāo)技術(shù),激光打標(biāo)具有靈活性和應(yīng)用范圍廣泛等諸多優(yōu)勢,例如其在汽車、電子和醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。
隨著越來越多的消費(fèi)產(chǎn)品需要標(biāo)記獨(dú)立的識別碼,以及在生產(chǎn)過程中為了確保不計其數(shù)的產(chǎn)品和零部件的可追溯性,歸檔要求越來越嚴(yán)格,基于諸如此類的原因,市場對激光打標(biāo)工具的需求正在不斷上升。激光器可以應(yīng)用到各種類型的定制打標(biāo)工作中,從數(shù)字、字母、文本、LOGO,到諸如高密度、機(jī)器可讀的Data Matrix碼。
與其他材料相比,一些工業(yè)塑料更適合使用激光打標(biāo)。在某些情況下,使用激光打標(biāo)所達(dá)到的色彩對比,不能滿足快速標(biāo)記技術(shù)所要求的可讀性和高質(zhì)量;但是通過使用填料、穩(wěn)定劑和不褪色顏料這些特殊的激光光敏添加劑,這個問題可以迎刃而解。這種方法還能大大改善適合激光打標(biāo)材料的可選性試驗(yàn)研究。通常適合激光打標(biāo)的塑料材料有:聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氨酯、聚丙烯、聚氯乙烯。
不同塑料的激光吸收特征
為了能用于激光打標(biāo),塑料必須要吸收一定量的激光能量。從宏觀層面來看,大部分塑料只吸收電磁波譜中的紫外線和遠(yuǎn)紅外線(CO2激光器,波長10.6μm)。但是通過使用添加劑、填料和顏料,可改變材料的吸收特征,提高其在近紅外(1064nm)或可見綠光(532nm)波段的吸收能力,從而能夠?qū)崿F(xiàn)更快的打標(biāo)速度和更好的標(biāo)識對比度。
大部分用于打標(biāo)的激光器輸出1064nm的紅光,但是為了實(shí)現(xiàn)塑料和半導(dǎo)體材料打標(biāo),所使用的激光器工作在綠光(532nm)和紫外(355nm)波段。紫外光的應(yīng)用引發(fā)了人們的廣泛關(guān)注,因?yàn)槠溟_辟了塑料打標(biāo)的新紀(jì)元。短波長的紫外光所產(chǎn)生的能量會引發(fā)光化反應(yīng),但卻不會因?yàn)檫^量的熱輸入而破壞材料。當(dāng)加工諸如加入阻燃劑的塑料這樣的重要材料時,紫外光源能以非?斓乃俣葘(shí)現(xiàn)高對比度標(biāo)刻,并且具有絕佳的表面質(zhì)量。
激光打標(biāo)塑料
在塑料上打標(biāo)有四種實(shí)現(xiàn)方法。變色法:通過只改變材料表面下方的顏色,達(dá)到材料變色標(biāo)識的目的, 如通過碳化實(shí)現(xiàn)。雕刻法:將材料的表面區(qū)域熔化,并蒸發(fā)去除。激光起泡法:將氣體氣泡融入到材料中,使其膨脹并產(chǎn)生浮雕效果;光線會在改性的材料表面產(chǎn)生衍射特性,從而形成明/暗的對比效果。燒蝕法:根據(jù)需要標(biāo)識的內(nèi)容,通過部分去除表層材料,留下具有凹凸效果的標(biāo)記。
在實(shí)際應(yīng)用中,具體選擇哪種打標(biāo)技術(shù),取決于打標(biāo)的具體用途、塑料的類型以及激光光源的波長。變色法適用于大部分熱能塑料,碳化法適用于在明亮背景下產(chǎn)生較暗的打標(biāo)效果,大部分情況下使用波長532nm或355nm的激光器。起泡法適用于在黑暗背景下(通常是黑色)產(chǎn)生明亮的打標(biāo)效果,通常使用波長為1064nm的激光器。遇到熱固性和彈性塑料,雕刻法更適用,大部分情況下也使用波長為1064nm的光源。
應(yīng)用于打標(biāo)的激光器
大部分打標(biāo)應(yīng)用使用Q開關(guān)短脈沖固體激光器,平均輸出功率小于100W,脈沖寬度在10~100nm之間,脈沖重復(fù)頻率可達(dá)100kHz,這為打標(biāo)材料所需的介入微調(diào)提供了足夠的范圍。短脈沖寬度導(dǎo)致非常高的峰值功率,可高達(dá)上千瓦甚至上萬瓦,而平均輸出功率為10W。高效的二極管泵浦激光器聚焦容易,能夠在工件表面上實(shí)現(xiàn)精細(xì)打標(biāo)。二極管泵浦固體激光器的具有極佳的光束質(zhì)量,聚焦直徑可設(shè)定為很低的值,精準(zhǔn)打標(biāo)時的精確路徑寬度可達(dá)30μm。因此,即使是非常小的零件,也能使用這樣的激光工具進(jìn)行標(biāo)識。
固體激光器實(shí)現(xiàn)矢量標(biāo)記
固體激光器打標(biāo)工具的大部分用戶使用靈活的矢量打標(biāo)工藝,兩個可移動的鏡面分別在X軸和Y軸上反射激光束。鏡頭系統(tǒng)在工件上聚焦光束,同時特殊設(shè)計的聚焦鏡頭確保焦點(diǎn)保持在同一平面上。工件上的最大反射速度為12m/s,這樣就能以每秒幾千字的速度實(shí)現(xiàn)字母和數(shù)字的混合打標(biāo)。通常打標(biāo)范圍在60mm×60mm~290mm×290mm之間。
激光打標(biāo):經(jīng)濟(jì)、靈活的解決方案
激光器已經(jīng)成為廣泛的打標(biāo)應(yīng)用的通用工具,同時其也為定制化的一體化解決方案提供了無限可能。對于希望驗(yàn)證打標(biāo)工藝的用戶,通常與激光器制造商合作能夠獲得滿意的解決方案。這樣可確保用戶能夠選擇正確的激光器,確立最優(yōu)化的工藝參數(shù),充分考慮涉及的各種因素,例如激光波長、打標(biāo)質(zhì)量(對比度、同質(zhì)化、分辨率、可讀性)、加工時間,以及一些產(chǎn)品的特殊要求。通常,前期的正確決策,能幫助用戶縮短生產(chǎn)周期,并獲得高質(zhì)量產(chǎn)品加工。
激光燒蝕
電源保護(hù)開關(guān)上的激光打標(biāo)
唇膏上的激光雕刻
用選擇性碳化法做成的奶牛耳朵標(biāo)簽
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