Technologia znakowania laserowego to jeden z największych obszarów zastosowań obróbki laserowej. Znakowanie laserowe to metoda znakowania wykorzystująca laser o dużej gęstości energii do miejscowego napromieniowania przedmiotu obrabianego w celu odparowania materiału powierzchniowego lub wywołania reakcji chemicznej powodującej zmianę koloru, pozostawiając w ten sposób trwały znak. Znakowanie laserowe umożliwia wytwarzanie różnorodnych znaków, symboli i wzorów itp., a wielkość znaków może wahać się od milimetrów do mikrometrów, co ma szczególne znaczenie w przeciwdziałaniu podrabianiu produktów.

Zasada kodowania laserowego

Podstawowa zasada znakowania laserowego polega na tym, że przez generator laserowy generowana jest ciągła wiązka lasera o wysokiej energii, a skupiony laser oddziałuje na materiał drukarski, powodując natychmiastowe stopienie lub nawet odparowanie materiału powierzchniowego. Kontrolując ścieżkę lasera na powierzchni materiału, tworzy wymagane znaki graficzne.

Funkcja pierwsza

Obróbka bezkontaktowa, można znakować na dowolnej powierzchni o specjalnym kształcie, obrabiany przedmiot nie odkształca się i nie generuje naprężeń wewnętrznych, nadaje się do znakowania metali, tworzyw sztucznych, szkła, ceramiki, drewna, skóry i innych materiałów.

Funkcja druga

Prawie wszystkie części (takie jak tłoki, pierścienie tłokowe, zawory, gniazda zaworów, narzędzia metalowe, wyroby sanitarne, elementy elektroniczne itp.) można oznaczyć, a oznaczenia są odporne na zużycie, proces produkcyjny jest łatwy do zrealizowania w automatyzacji i zaznaczone części mają niewielkie odkształcenia.

Cecha trzecia

Do znakowania wykorzystywana jest metoda skaningowa, to znaczy wiązka lasera pada na dwa zwierciadła, a sterowany komputerowo silnik skanujący wprawia lustra w ruch obrotowy odpowiednio wzdłuż osi X i Y. Po skupieniu wiązka lasera pada na znakowany przedmiot, tworząc w ten sposób znakowanie laserowe. namierzać.

Zalety kodowania laserowego

01

Niezwykle cienka wiązka lasera po skupieniu lasera działa jak narzędzie, które może punkt po punkcie usunąć materiał powierzchniowy obiektu. Jego zaawansowany charakter polega na tym, że proces znakowania jest obróbką bezkontaktową, która nie powoduje mechanicznego wytłaczania ani naprężeń mechanicznych, dzięki czemu nie uszkodzi obrabianego artykułu; Ze względu na mały rozmiar lasera po skupieniu, mały obszar wpływu ciepła i precyzyjną obróbkę, można zrealizować niektóre procesy, których nie można osiągnąć konwencjonalnymi metodami.

02

„Narzędziem” stosowanym w obróbce laserowej jest skupiona plamka świetlna. Nie są potrzebne żadne dodatkowe urządzenia i materiały. Dopóki laser może pracować normalnie, może być przetwarzany w sposób ciągły przez długi czas. Szybkość obróbki laserowej jest duża, a koszt niski. Obróbka laserowa jest automatycznie kontrolowana przez komputer i podczas produkcji nie jest wymagana żadna interwencja człowieka.

03

To, jakiego rodzaju informacje może oznaczyć laser, zależy wyłącznie od treści zaprojektowanej w komputerze. O ile zaprojektowany w komputerze system znakowania grafiki jest w stanie ją rozpoznać, maszyna znakująca może dokładnie odtworzyć informacje projektowe na odpowiednim nośniku. Dlatego też funkcja oprogramowania determinuje w dużej mierze funkcjonalność systemu.

W laserowym zastosowaniu pola SMT śledzenie znakowania laserowego odbywa się głównie na płytce PCB, a destrukcyjność lasera o różnych długościach fal w stosunku do warstwy maskującej cyny PCB jest niespójna.

Obecnie do laserów stosowanych w kodowaniu laserowym zaliczają się lasery światłowodowe, lasery ultrafioletowe, lasery zielone i lasery CO2. Powszechnie stosowanymi w przemyśle laserami są lasery UV i lasery CO2. Stosunkowo rzadziej stosowane są lasery światłowodowe i lasery zielone.

laser światłowodowy

Laser impulsowy światłowodowy odnosi się do rodzaju lasera wytwarzanego przy użyciu włókna szklanego domieszkowanego pierwiastkami ziem rzadkich (takich jak iterb) jako ośrodka wzmacniającego. Ma bardzo bogaty poziom energii świetlnej. Długość fali impulsowego lasera światłowodowego wynosi 1064 nm (taka sama jak YAG, ale różnica polega na tym, że materiałem roboczym YAG jest neodym) (QCW, ciągły laser światłowodowy ma typową długość fali 1060-1080 nm, chociaż QCW jest również laserem pulsacyjnym, ale jego impuls mechanizm generowania jest zupełnie inny, inna jest także długość fali), jest to laser bliskiej podczerwieni. Może być stosowany do znakowania materiałów metalowych i niemetalowych ze względu na dużą szybkość wchłaniania.

Proces ten osiąga się poprzez wykorzystanie efektu termicznego lasera na materiale lub poprzez ogrzewanie i odparowanie materiału powierzchniowego w celu odsłonięcia głębokich warstw o ​​różnych kolorach, lub poprzez ogrzewanie mikroskopijnych zmian fizycznych na powierzchni materiału (takich jak kilka nanometrów, dziesięć nanometrów) Mikrodziury klasy będą powodować efekt ciała czarnego, a światło może być bardzo słabo odbite, przez co materiał będzie wyglądał na ciemnoczarny), a jego właściwości odblaskowe ulegną znacznej zmianie lub w wyniku pewnych reakcji chemicznych zachodzących po podgrzaniu energią świetlną , wyświetli wymagane informacje, takie jak grafika, znaki i kody QR.

Laser UV

Laser ultrafioletowy jest laserem o krótkiej długości fali. Ogólnie rzecz biorąc, technologia podwajania częstotliwości jest wykorzystywana do przekształcania światła podczerwonego (1064 nm) emitowanego przez laser na ciele stałym na światło ultrafioletowe o długości fali 355 nm (potrójna częstotliwość) i 266 nm (poczwórna częstotliwość). Jego energia fotonów jest bardzo duża, co może odpowiadać poziomom energii niektórych wiązań chemicznych (wiązania jonowe, kowalencyjne, wiązania metali) prawie wszystkich substancji w przyrodzie i bezpośrednio rozrywać wiązania chemiczne, powodując, że materiał ulega reakcjom fotochemicznym bez oczywistych efekty termiczne (jądro, określone poziomy energii wewnętrznych elektronów mogą absorbować fotony ultrafioletowe, a następnie przenosić energię poprzez drgania sieci, powodując efekt termiczny, ale nie jest to oczywiste), co należy do „obróbki na zimno”. Ponieważ nie ma oczywistego efektu termicznego, laser UV nie może być używany do spawania, zwykle używanego do znakowania i precyzyjnego cięcia.

Proces znakowania UV realizowany jest poprzez reakcję fotochemiczną pomiędzy światłem UV a materiałem, powodującą zmianę koloru. Zastosowanie odpowiednich parametrów pozwala uniknąć widocznego efektu usuwania na powierzchni materiału, a tym samym umożliwia znakowanie grafiki i znaków bez wyraźnego dotyku.

Chociaż lasery UV mogą znakować zarówno metale, jak i niemetale, ze względu na koszty, lasery światłowodowe są powszechnie używane do znakowania materiałów metalowych, natomiast lasery UV są używane do znakowania produktów, które wymagają wysokiej jakości powierzchni i są trudne do osiągnięcia przy użyciu CO2, tworząc wysoki-niski mecz z CO2.

Zielony Laser

Laser zielony jest również laserem o krótkiej długości fali. Ogólnie rzecz biorąc, technologia podwajania częstotliwości jest wykorzystywana do konwersji światła podczerwonego (1064 nm) emitowanego przez laser stały na światło zielone o długości fali 532 nm (podwójna częstotliwość). Zielony laser to światło widzialne, a laser ultrafioletowy to światło niewidzialne. . Zielony laser ma dużą energię fotonów, a jego właściwości obróbki na zimno są bardzo podobne do światła ultrafioletowego i może tworzyć różnorodne selekcje za pomocą lasera ultrafioletowego.

Proces znakowania zielonym światłem jest taki sam, jak w przypadku lasera ultrafioletowego, który wykorzystuje reakcję fotochemiczną pomiędzy zielonym światłem a materiałem, aby spowodować zmianę koloru. Zastosowanie odpowiednich parametrów pozwala uniknąć widocznego efektu usuwania na powierzchni materiału, dzięki czemu można zaznaczyć wzór bez widocznego dotyku. Podobnie jak w przypadku znaków, na powierzchni płytki drukowanej zwykle znajduje się cynowa warstwa maskująca, która zwykle ma wiele kolorów. Zielony laser dobrze na to reaguje, a zaznaczona grafika jest bardzo wyraźna i delikatna.

Laser CO2

CO2 to powszechnie stosowany laser gazowy o dużych poziomach energii świetlnej. Typowa długość fali lasera wynosi 9,3 i 10,6 um. Jest to laser dalekiej podczerwieni o ciągłej mocy wyjściowej do kilkudziesięciu kilowatów. Zwykle do zakończenia procesu znakowania cząsteczek i innych materiałów niemetalicznych stosuje się laser CO2 o małej mocy. Ogólnie rzecz biorąc, lasery CO2 są rzadko używane do znakowania metali, ponieważ stopień absorpcji metali jest bardzo niski (CO2 o dużej mocy może być używany do cięcia i spawania metali. Ze względu na szybkość absorpcji, współczynnik konwersji elektrooptycznej, ścieżkę optyczną i konserwację i inne czynniki, był stopniowo zastępowany przez lasery światłowodowe).

Proces znakowania CO2 realizowany jest poprzez wykorzystanie efektu termicznego lasera na materiale lub poprzez ogrzewanie i odparowanie powierzchni materiału w celu odsłonięcia głębokich warstw materiałów o różnych kolorach, lub poprzez ogrzewanie energią świetlną mikroskopijnych zmian fizycznych na powierzchni materiału w celu uzyskania spraw, by był odblaskowy Zachodzą znaczące zmiany lub pewne reakcje chemiczne zachodzące po podgrzaniu energią świetlną i wyświetlane są wymagane grafiki, znaki, kody dwuwymiarowe i inne informacje.

Lasery CO2 są powszechnie stosowane w elementach elektronicznych, oprzyrządowaniu, odzieży, skórze, torbach, obuwiu, guzikach, okularach, medycynie, żywności, napojach, kosmetykach, opakowaniach, sprzęcie elektrycznym i innych dziedzinach, w których wykorzystuje się materiały polimerowe.

Kodowanie laserowe na materiałach PCB

Podsumowanie analizy destrukcyjnej

Zarówno lasery światłowodowe, jak i lasery CO2 wykorzystują efekt termiczny lasera na materiale, aby uzyskać efekt znakowania, zasadniczo niszcząc powierzchnię materiału, tworząc efekt odrzucenia, wyciekając kolor tła i tworząc aberrację chromatyczną; podczas gdy laser ultrafioletowy i laser zielony wykorzystują laser do Reakcja chemiczna materiału powoduje zmianę koloru materiału, a następnie nie powoduje efektu odrzucenia, tworząc grafikę i znaki bez oczywistego dotyku.