打標速度快、適應性強以及免維護操作等優點使光纖激光打標機迅速成為塑料及金屬材料打標的首先選擇。
當今,幾乎所有產品上都帶有某種形式的標識,標識的內容包括條碼、產品序列號、公司標志以及生產日期等。產品標識除了有助于消費者了解產品信息外,對生產廠家防止假冒、創造品牌效應也有非常重要的作用,所以現在生產廠家對產品標識越來越重視,甚至傳統上不需要有標識的裸裝產品,如雞蛋、蘋果等也已經有帶標識的產品出現。激光打標現已成為產品標識制作的一種常用技術,應用范圍越來越廣泛。隨著激光打標機性能的提高和價格的下降,激光打標也由以前的外加工方式逐漸趨向于廠商擁有自己的激光打標機,未來幾年激光打標機將會面臨市場快速擴張的機遇。激光打標技術已經有20 年以上的歷史,現已穩步占據了一部分曾經被傳統打標技術,如電火花、腐蝕、機械刻劃以及噴墨打印等統治的市場。激光打標能夠逐步取代噴墨打印主要有2 個方面的原因,一是噴墨打印所使用的油墨、顏料及溶劑會引起環境問題,另一方面噴墨打印的持久性也有問題,因為這樣的標記多數都能使用溶劑除去。相比之下,激光打標則能夠在各種材料上產生清晰、持久的標記。所以近年來激光打標逐漸受到用戶的青睞,應用范圍日益廣泛。
現在,用于激光打標的激光器主要是波長1.06 μm的Nd:YAG和Nd:YVO4 固體激光器。但是,效率和可靠性更高且成本更低的摻Yb光纖激光器已經開始挑戰以上2 種固體激光器的地位。光纖激光器自幾年前步入實用化階段便迅速吸引了人們的注意力。目前,光纖激光器已占所有新生產激光打標設備的20%,并且對激光打標市場的滲透仍在繼續。現在,光纖激光器中用于激光打標的主力機型是脈沖重復頻率<100 kHz的Q開關光纖激光器,它正與常規的Nd:YAG激光器進行激烈的競爭。這種Q開關光纖激光器有固定的、約200ns的脈沖寬度,脈沖峰值功率也不是很高, 但非常適用于一般的打標應用。
基于由種源進行直接調制的主振蕩器功率放大器(MOPA)的光纖激光器,具有比常規Q 開關激光器更寬的工作范圍。這種激光器具有更高的脈沖峰值功率,并且能夠在更寬的頻率范圍內工作。例如,MOPA光纖激光器在脈沖重復頻率為25 kHz,平均輸出功率為20 W時,脈沖峰值功率可以達到14 kW,工作頻率范圍可以達到1~500 kHz,也可以在連續模式下工作。MOPA光纖激光器的另一個重要特點是可以通過預設脈沖波形來控制脈沖形狀以及脈沖周期,這使激光的脈沖時間長度、脈沖重復頻率和峰值功率能夠在很大程度上得以分別控制。這種Q開關激光器所不具備的靈活性及更大的參數調節范圍,使MOPA光纖激光器具有更多的功能,能夠對多種材料進行打標。
通常,能夠進行激光打標的材料是多種多樣的,金屬、塑料、陶瓷甚至是有機材料都可以進行激光打標,能否打標主要取決于材料對入射激光的吸收情況。可用于激光打標的激光器種類很多,包括波長10.6 μm的氣體激光器(CO2 激光器);波長1.06μm的Nd:YAG和Nd:YVO4固體激光器、摻Yb光纖激光器;倍頻YAG和YVO4固體激光器;波長在可見光及紫外波段的準分子激光器等。不同的材料對激光的吸收波段是有差別的。金屬對于波長為10.6 μm的激光具有很高的反射率,因此對金屬材料進行打標選用波長為1.06 μm的激光器;而相比之下,玻璃對波長1.06 μm的光是透明的,因此使用波長為10.6 μm的激光器或紫外波段的激光器。除波長外,還有幾個決定激光器打標能力的關鍵參數,它們分別是:脈沖能量、脈沖時間長度、脈沖重復頻率、脈沖峰值功率和平均功率。
激光與材料的相互作用時存在一個閾值功率,只有激光功率達到該閾值,物理加工才能開始進行。激光打標的閾值功率一般在kW 量級。對于高反射率表面或難于進行加工的材料而言,脈沖峰值功率需要達到10 kW 以上的水平。不過對于大多數材料的打標應用,幾千瓦的脈沖峰值功率即可滿足需要。另一個關鍵的參數是脈沖能量,一般為mJ量級。脈沖時間長度也是一個很重要的特性,因為它決定了與材料進行熱作用的時間,對標識的質量有顯著的影響。通常情況下需要的脈沖時間長度在10~200 ns 之間。脈沖頻率是指每秒的脈沖數量(單位為Hz),典型的激光打標系統的工作頻率范圍為20~80 kHz。平均功率由脈沖能量和脈沖頻率決定,平均功率值代表激光器所能提供的總能量。
金屬在打標材料中占很大的比例,如陽極氧化鋁(見圖1)、不銹鋼、銅以及鈦等。對鋁、黃銅以及銅這樣的高反射材料進行打標,需要很高的脈沖峰值功率以及足夠高的功率密度,高峰值能量下的激光打標速度可以達到500 mm/s。陽極氧化鋁表面有深色的氧化物膜,這種膜對紅外輻射的吸收較高,因此實際上需要的功率密度較低,打標速度可以達到2 m/s 。要達到上述打標速度,需要較高的脈沖重復頻率,因為如果速度太快而脈沖重疊不夠,會導致標識線條粗糙而不連貫;較高的脈沖頻率則可以增加脈沖重疊度,使標識線條均勻平滑。光纖激光器的工作頻率可以超過100 kHz,這也是其應用于打標領域的優勢所在。在不銹鋼材料上進行退火型打標,得到的標識是清晰的黑色標識而且在加工過程中無任何材料被去除。現在這種打標工藝已廣泛應用于不銹鋼制品之上
激光打標設備推薦:優惠多 聚劃算 報價4007001618
【光纖激光打標設備】主要用于金屬和部分非金屬激光標記用途,標記美觀,速度快,無耗材;
【CO2激光打標設備】用于非金屬產品的激光標記用途;
【紫外激光打標設備】采用進口紫外激光器,主要用于金屬和非金屬產品的精細標記用途;
【金屬激光打標設備】針對客戶具體產品,生產線,需求設計和生產符和客戶需求的定制機型。
更多金屬激光打標設備