Технология лазерной маркировки является одной из крупнейших областей применения лазерной обработки. Лазерная маркировка — это метод маркировки, в котором используется лазер с высокой плотностью энергии для локального облучения заготовки с целью испарения поверхностного материала или вызывания химической реакции с изменением цвета, оставляя тем самым постоянный след. Лазерная маркировка позволяет создавать различные знаки, символы, узоры и т. д., а размер символов может варьироваться от миллиметров до микрометров, что имеет особое значение для борьбы с подделкой продукции.

Принцип лазерного кодирования

Основной принцип лазерной маркировки заключается в том, что непрерывный лазерный луч высокой энергии генерируется лазерным генератором, а сфокусированный лазер воздействует на печатный материал, мгновенно расплавляя или даже испаряя материал поверхности. Контролируя путь лазера на поверхности материала, он формирует необходимые графические отметки.

Особенность первая

Бесконтактная обработка, можно наносить маркировку на любую поверхность специальной формы, заготовка не деформируется и не создает внутренних напряжений, подходит для маркировки металла, пластика, стекла, керамики, дерева, кожи и других материалов.

Функция вторая

Почти все детали (такие как поршни, поршневые кольца, клапаны, седла клапанов, метизы, сантехника, электронные компоненты и т. д.) могут быть маркированы, маркировка устойчива к износу, производственный процесс легко автоматизировать, и отмеченные части имеют небольшую деформацию.

Функция третья

Для маркировки используется метод сканирования, то есть лазерный луч падает на два зеркала, а сканирующий двигатель, управляемый компьютером, приводит зеркала во вращение вдоль осей X и Y соответственно. После того, как лазерный луч сфокусирован, он падает на маркируемую заготовку, образуя тем самым лазерную маркировку. след.

Преимущества лазерного кодирования

01

Чрезвычайно тонкий лазерный луч после лазерной фокусировки подобен инструменту, который может удалять поверхностный материал объекта точку за точкой. Его продвинутый характер заключается в том, что процесс маркировки представляет собой бесконтактную обработку, которая не вызывает механическую экструзию или механическое напряжение, поэтому не повредит обрабатываемое изделие; Благодаря небольшому размеру лазера после фокусировки, небольшой площади термического воздействия и тонкой обработке можно выполнить некоторые процессы, которые невозможно достичь обычными методами.

02

«Инструментом», используемым при лазерной обработке, является сфокусированное световое пятно. Никакого дополнительного оборудования и материалов не требуется. Пока лазер может работать нормально, его можно обрабатывать непрерывно в течение длительного времени. Скорость лазерной обработки высокая, а стоимость низкая. Лазерная обработка автоматически контролируется компьютером, и вмешательство человека во время производства не требуется.

03

Какую информацию может маркировать лазер, зависит только от содержимого, созданного в компьютере. Пока система маркировки художественного произведения, разработанная в компьютере, может распознать его, маркировочная машина может точно восстановить информацию о дизайне на подходящем носителе. Таким образом, функция программного обеспечения фактически во многом определяет функцию системы.

При лазерном применении поля SMT отслеживание лазерной маркировки в основном осуществляется на печатной плате, а разрушительное воздействие лазера разных длин волн на маскирующий слой олова печатной платы непостоянно.

В настоящее время лазеры, используемые для лазерного кодирования, включают волоконные лазеры, ультрафиолетовые лазеры, зеленые лазеры и CO2-лазеры. Наиболее распространенными лазерами в промышленности являются УФ-лазеры и CO2-лазеры. Волоконные лазеры и зеленые лазеры используются относительно реже.

волоконно-оптический лазер

Волоконный импульсный лазер — это разновидность лазера, производимого с использованием стекловолокна, легированного редкоземельными элементами (например, иттербием), в качестве усиливающей среды. Он имеет очень богатый уровень световой энергии. Длина волны импульсного волоконного лазера составляет 1064 нм (такая же, как у YAG, но разница в том, что рабочий материал YAG — неодим) (QCW, непрерывный волоконный лазер имеет типичную длину волны 1060–1080 нм, хотя QCW также является импульсным лазером, но его импульсный лазер Механизм генерации совершенно другой, и длина волны тоже другая), это лазер ближнего инфракрасного диапазона. Его можно использовать для маркировки металлических и неметаллических материалов из-за высокой скорости впитывания.

Этот процесс достигается за счет использования термического воздействия лазера на материал, нагревания и испарения поверхностного материала для обнажения глубоких слоев разного цвета или нагревания микроскопических физических изменений на поверхности материала (например, нескольких нанометров, десять нанометров) Микроотверстия класса будут создавать эффект черного тела, и свет может отражаться очень мало, в результате чего материал будет казаться темно-черным), и его отражающие характеристики значительно изменятся, или в результате некоторых химических реакций, которые происходят при нагревании световой энергией. , он отобразит необходимую информацию, такую ​​как графика, символы и QR-коды.

УФ лазер

Ультрафиолетовый лазер – это коротковолновый лазер. Обычно технология удвоения частоты используется для преобразования инфракрасного света (1064 нм), излучаемого твердотельным лазером, в ультрафиолетовый свет с длиной волны 355 нм (тройная частота) и 266 нм (четверная частота). Энергия его фотонов очень велика, что может соответствовать уровням энергии некоторых химических связей (ионных связей, ковалентных связей, металлических связей) практически всех веществ в природе и напрямую разрушать химические связи, заставляя материал подвергаться фотохимическим реакциям без очевидных эффектов. тепловые эффекты (ядро, определенные энергетические уровни внутренних электронов могут поглощать ультрафиолетовые фотоны, а затем передавать энергию через колебания решетки, что приводит к тепловому эффекту, но это не очевидно), что относится к «холодной обработке». Поскольку нет очевидного теплового эффекта, УФ-лазер нельзя использовать для сварки, обычно он используется для маркировки и точной резки.

Процесс УФ-маркировки реализуется с помощью фотохимической реакции между УФ-светом и материалом, вызывающей изменение цвета. Использование соответствующих параметров позволяет избежать очевидного эффекта удаления с поверхности материала и, таким образом, можно маркировать графику и символы без явного прикосновения.

Хотя УФ-лазеры могут маркировать как металлы, так и неметаллы, из-за факторов стоимости волоконные лазеры обычно используются для маркировки металлических материалов, тогда как УФ-лазеры используются для маркировки продуктов, требующих высокого качества поверхности и которые трудно достичь с помощью CO2, образуя соответствие высокого и низкого уровня CO2.

Зеленый лазер

Зеленый лазер также является коротковолновым лазером. Обычно технология удвоения частоты используется для преобразования инфракрасного света (1064 нм), излучаемого твердотельным лазером, в зеленый свет с длиной волны 532 нм (удвоенная частота). Зеленый лазер — это видимый свет, а ультрафиолетовый лазер — невидимый свет. . Зеленый лазер имеет большую энергию фотонов, а его характеристики холодной обработки очень похожи на ультрафиолетовый свет, и он может формировать различные выделения с помощью ультрафиолетового лазера.

Процесс маркировки зеленым светом аналогичен ультрафиолетовому лазеру, который использует фотохимическую реакцию между зеленым светом и материалом, вызывающую изменение цвета. Использование соответствующих параметров позволяет избежать очевидного эффекта удаления на поверхности материала и позволяет отмечать рисунок без явного прикосновения. Как и в случае с символами, на поверхности печатной платы обычно имеется оловянный маскирующий слой, который обычно имеет множество цветов. Зеленый лазер хорошо реагирует на него, а маркированная графика очень четкая и деликатная.

CO2-лазер

CO2 — широко используемый газовый лазер с высоким уровнем энергии света. Типичная длина волны лазера составляет 9,3 и 10,6 мкм. Это лазер дальнего инфракрасного диапазона с непрерывной выходной мощностью до десятков киловатт. Обычно CO2-лазер малой мощности используется для завершения процесса маркировки молекул и других неметаллических материалов. Как правило, CO2-лазеры редко используются для маркировки металлов, поскольку скорость поглощения металлов очень низкая (мощный CO2 можно использовать для резки и сварки металлов. Из-за скорости поглощения, скорости электрооптического преобразования, оптического пути и обслуживания и другие факторы, он постепенно используется вместо волоконных лазеров).

Процесс маркировки CO2 реализуется с помощью термического воздействия лазера на материал или путем нагрева и испарения поверхностного материала для обнажения глубоких слоев материалов разного цвета, или путем нагревания энергии света микроскопических физических изменений на поверхности материала для сделать его отражающим. Происходят значительные изменения или определенные химические реакции, которые происходят при нагревании световой энергией, и отображаются необходимые графики, символы, двухмерные коды и другая информация.

CO2-лазеры обычно используются в электронных компонентах, приборостроении, одежде, коже, сумках, обуви, пуговицах, очках, медицине, продуктах питания, напитках, косметике, упаковке, электрооборудовании и других областях, где используются полимерные материалы.

Лазерное кодирование материалов печатных плат

Резюме деструктивного анализа

Волоконные лазеры и CO2-лазеры используют тепловое воздействие лазера на материал для достижения эффекта маркировки, в основном разрушая поверхность материала, создавая эффект отклонения, пропуская цвет фона и образуя хроматическую аберрацию; в то время как ультрафиолетовый лазер и зеленый лазер используют лазер для химической реакции материала, вызывающей изменение цвета материала, а затем не вызывающего эффекта отторжения, формируя графику и символы без явного прикосновения.