1 Förord
I slutet av 1970-talet och början av 1980-talet dök en helt-ny laserapplikationsteknik-lasermärkningsteknik- upp på den internationella scenen. Lasermarkeringsmaskinen representerar en betydande tillämpning av laserbehandlingsprinciper; specifikt använder den en bearbetad laserstråle för att bestråla ett materials yta. Ljusenergin omvandlas omedelbart till termisk energi, vilket gör att ytmaterialet smälter eller till och med förångas på ett ögonblick, vilket skapar markeringar som består av text, mönster och andra element.
2 Användningsområden och fördelar med lasermärkning
Inom industrisektorn har det skett en gradvis övergång från elektrisk bearbetning till den optiska bearbetningens era. Lasermärkningsmaskiner är mycket mångsidiga, erbjuder utmärkta resultat och stabilitet, och har följaktligen funnit en utbredd tillämpning inom många områden. De kan gravera olika metallmaterial-såväl som vissa icke-metallmaterial-eller skapa permanenta, anti-förfalskningar som är extremt svåra att replikera. Med hjälp av datorinmatning och -utgångssystem och med hjälp av en galvanometerskanningsmekanism uppnår dessa maskiner snabba bearbetningshastigheter. Deras helt slutna ljus-ledningssystem visar stark anpassningsförmåga till olika miljöförhållanden, medan deras modulära interna struktur förenklar underhåll och service; de är särskilt väl-lämpade för integrering i "online" produktionsarbetsflöden. Lasermärkningsmaskiner används nu flitigt för att applicera varumärken, batchnummer, datum, streckkoder och andra identifierare på ett brett utbud av produkter, inklusive olika hårdvaruartiklar, metallkärl, precisionsinstrument, fordonskomponenter, elektroniska delar, skärverktyg, presenter, klockor, VVS-armaturer, glasögonbågar, dragkedjor, datorknappar, dragkedjor, spännen, datorknappar, dragkedjor. Figurerna 1 respektive 2 illustrerar mönster skapade via lasermarkering på en magnetskiva och ett radergummi. Genom att genomgå lasermärkningsbearbetning kan produkter höjas i kvalitet och förbättras när det gäller konkurrenskraft på marknaden.
Lasermärkning har fördelar som är praktiskt taget oöverträffade av traditionella metoder (som kemisk etsning, elektrisk urladdningsbearbetning, mekanisk gravering och tryckning). För det första använder den numerisk kontroll (NC)-teknik-eller direkt datorstyrning- vilket gör det exceptionellt enkelt att ändra märkningsinnehåll; denna förmåga är perfekt anpassad till de höga-effektiviteten och snabba-kraven från modern tillverkning. För det andra, genom att använda en laser som bearbetningsmedium, uppnår den utsökt gravyrprecision samtidigt som den visar bred kompatibilitet med olika material, vilket möjliggör skapandet av mycket intrikata och exceptionellt hållbara markeringar på ett brett spektrum av ytor. Slutligen, eftersom processen inte involverar någon fysisk kontakt eller mekanisk kraft som utövas på arbetsstycket, säkerställer den att arbetsstyckets ursprungliga precision och integritet bevaras helt. Det kan fungera som det sista steget i produktionsprocessen och därigenom eliminera behovet av efter-efterbearbetning. Dess bearbetningsmetod är mycket flexibel och kan tillgodose kraven från både laboratoriestil, små-batchproduktion och stor-industriell tillverkning. Dessutom genererar det inga föroreningar och orsakar ingen miljöförorening-en faktor av särskild betydelse i dagens värld, där miljöskydd prioriteras alltmer. Viktigast av allt är att märkningar som skapats med lasermärkningsteknik är extremt svåra att förfalska eller ändra, vilket ger robusta möjligheter för att förhindra-förfalskning. Sedan 1990-talet-driven av den växande mognadsteknologin för lasermärkning, den kontinuerliga förfiningen av lasermärkningsutrustning och marknadens fördjupade förståelse för denna nya teknik-och till stor del på grund av dess distinkta fördelar har lasermarkeringsteknik fått en alltmer utbredd tillämpning internationellt. När det välkända amerikanska företaget Intel lanserade sin nya generation av CPU-chips-Pentium, Pentium Pro och Pentium MMX-använde det lasermarkeringsteknik för att skriva in markeringar på ytan av varje enskilt chip.
3 Klassificering av lasermärkningsmaskiner
Hur uppnås lasermärkning? Generellt sett åstadkommes lasermarkering under datorkontroll genom att skapa relativ rörelse mellan arbetsstycket och laserstrålen; detta får laserstrålen att ta bort de önskade symbolerna och mönstren på arbetsstyckets yta. Teoretiskt, så länge som kontrollerad relativ rörelse kan etableras mellan lasern och arbetsstycket, kan lasermarkering realiseras. Följaktligen har det nuvarande området för lasermärkning ett brett utbud av lasermarkeringsmaskiner.
Baserat på om laserstrålen är stationär eller i rörelse kan lasermarkeringsmaskiner brett kategoriseras i två typer: fasta-strålesystem och rörliga-strålesystem. Som namnen antyder involverar den förra en stationär laserstråle med ett rörligt arbetsstycke, medan det senare involverar en rörlig laserstråle med ett stationärt arbetsstycke. Lasermarkeringsmaskiner med fast-stråle använder vanligtvis ett CNC-kontrollerat två-arbetsbord för att manipulera arbetsstycket som ska markeras. Deras främsta fördel är deras relativt låga kostnad; Men deras nackdelar är lika uppenbara: långsamma markeringshastigheter, lägre markeringsprecision, svårigheter att markera komplext innehåll som fotografier och utmaningen att integrera dem i onlineproduktionslinjer. Lasermarkeringsmaskiner för rörlig-stråle kan delas in ytterligare i olika typer baserat på den specifika metoden för strålmanipulering; var och en har sina egna unika fördelar och nackdelar, men rörliga-balksystem överträffar i allmänhet fasta-balksystem. Bland rörliga-strålesystem utmärker sig den galvanometerbaserade-lasermarkeringsmaskinen som ett utmärkt exempel. För närvarande är det allmänt erkänt inom den internationella lasermarkeringsgemenskapen att det galvanometer-baserade systemet-tack vare dess många inneboende fördelar-har framstått som huvudprodukten och anses vara den definitiva riktningen för den framtida lasermärkningsteknologin.
Baserat på vilken typ av ljuskälla som används kan lasermarkeringsmaskiner också klassificeras i YAG lasermarkeringsmaskiner och CO2 lasermarkeringsmaskiner; dessa två distinkta ljuskällor är lämpade för att markera olika typer av material. På grund av skillnader i våglängd är CO2-gaslasermarkeringsmaskiner begränsade till att märka icke-metalliska material, medan YAG fast-lasermarkeringsmaskiner kan märka både icke-metalliska och metalliska material. De primära förbrukningsvarorna för en CO2-gaslasermärkningsmaskin är gasblandningen eller ersättningslaserrör; germaniumlinser är dessutom slitage-och-komponenter som kostar relativt högt. Däremot är den huvudsakliga förbrukningsvaran för en YAG-lasermarkeringsmaskin i fast{11}}tillstånd pumplampan (pulserande lasrar använder xenonlampor, medan kontinuerliga-vågslasrar använder kryptonlampor), vilket är billigt. Under de senaste åren, drivet av en nedgång i kostnaden för halvledarlasrar, har en ny typ av laserteknik dykt upp: halvledarpumpade-laserkristaller (som YAG), som genererar en laserstråle med en våglängd på 1064 nm. Dessa system kännetecknas av en underhållsfri-driftstid på 10 000 timmar, ett kompakt fotavtryck och-till skillnad från traditionella system-kräver ingen stor-kylningsinfrastruktur. Daheng Laser (Kina) var en pionjär på den inhemska marknaden och utvecklade framgångsrikt den första halvledarpumpade YVO4-lasermärkningsmaskinen-; denna teknik har nått en avancerad internationell standard och har sedan dess blivit en standardiserad, etablerad produkt.
4 Urval av lasermärkningsmaskiner
Lasermärkningssystem använder laserenergi för att skapa märken på ett substrat; de faktiska effekterna som produceras kan emellertid variera drastiskt, beroende på faktorer såsom typen av laser som används och substratmaterialets inneboende egenskaper. Till exempel skapar kontinuerliga-våg CO2-lasrar vanligtvis märken genom ytablation (etsning); pulsade transversellt exciterade atmosfäriska -gaslasrar (TEA) uppnår märkning genom karbonisering; excimerlasrar är beroende av fotokemiska reaktioner; medan Nd:YAG-lasrar använder termokemiska reaktionsmetoder.
Varje specifik applikation presenterar en unik uppsättning prestandakrav; följaktligen kan valet av ett lasersystem inte göras godtyckligt. För designers av lasermärkningssystem ligger den kritiska utmaningen i att välja den mest lämpliga laservåglängden och optiska konfigurationen för ett givet substratmaterial för att säkerställa skapandet av ett idealiskt-kvalitetsmärke. Nyckeln till framgångsrik lasermärkning ligger i den rigorösa tillämpningen av "6-Sigma"-metoden. Till exempel, i samband med plastmärkning, måste designers noggrant analysera både materialets kemiska sammansättning och dess formningsprocess för att säkerställa enhetlig spridning av tillsatser och för att underlätta en omfattande integrering av kvalitetskontrolltekniker - såsom maskinseendesystem.
Beam-styrbara Nd:YAG- och CO2-lasersystem är fortfarande de mest idealiska lösningarna för lasermarkeringsapplikationer. En illustration av den fysiska konfigurationen av en Nd:YAG-lasermarkeringsmaskin finns i figur 3. Ett typiskt system använder ett par avsökningsspeglar för att styra laserstrålen och riktar den genom ett objektivlinssystem för att fokusera exakt på målytan; dessa speglar utför sina skanningsrörelser i strikt överensstämmelse med kommandon från kontrolldatorn. Andra lasrar-såsom pulsade transversellt exciterade atmosfäriska-tryckgaslasrar-använder maskmärkning, medan CO2-laserpunkt-matrismarkeringssystem också har en plats inom märkningsindustrin.
