Grawerowanie laserowe jest jedną z technik obróbki laserowej stosowaną na różnych typach materiałów, takich jak tworzywa sztuczne i metale. Grawerowanie laserowe jest metodą znakowania, która wykorzystuje laser o wysokiej intensywności do miejscowego naświetlania obrabianego komponentu, aby odparować lub zmienić powierzchniowy kolor materiału i nanieść stałe znakowanie. Za pomocą grawerowania laserowego można „odcisnąć” kody kreskowe, kody 2D, loga, napisy i kolorowe rysunki. W artykule tym objaśniamy szczegółowo proces grawerowania.
Maszyny do grawerowania laserowego używane są w przemyśle, kiedy wymagana jest szybkość i wysoka precyzja. Na przykład przy produkcji komponentów elektronicznych, komponentów medycznych, gadżetów promocyjnych, biżuterii, części samochodowych, guzików z tworzyw sztucznych, elementów hydraulicznych, tabliczek i tak dalej. Punkt skupienia lasera jest tak niewielki, że pozwala na precyzyjne skupienie na mikroskopijnych powierzchniach i wykonanie bardzo niewielkich, a jednocześnie nieusuwalnych, rysunków lub kodów. Dzięki swoim właściwościom kody 2D pozostają czytelne nawet po ich uszkodzeniu (powyżej 30%), a laser jest z pewnością najlepszym narzędziem do ich nanoszenia.
Świetnym przykładem jest tu grawerowanie przed piaskowaniem i kulkowaniem odlewów, w którym LASIT posiada ogromne doświadczenie. Jesteśmy w stanie grawerować komponenty przed piaskowaniem lub kulkowaniem i zapewnić czytelność kodu nawet po tak inwazyjnych procesach.
Grawerowanie laserowe odbywa się z zastosowaniem skupionego promienia światła (punktu) do oznaczenia powierzchni materiału. Kiedy laser reaguje z powierzchnią materiału, zmienia jej właściwości i wygląd. Taki skoncentrowany promień skupiony jest wyłącznie na określonej przestrzeni, pozwalając znakowarce laserowej na stworzenie precyzyjnych znaków o wysokiej jakości i wysokim kontraście, łatwych do odczytu lub zeskanowania praktycznie na każdej powierzchni. Charakterystyka ta czyni grawerowanie laserowe doskonałym rozwiązaniem do zastosowań, w których precyzja i trwałość są podstawą sukcesu.
Grawerowanie laserowe to proces odparowywania materiałów w oparach w celu wygrawerowania głębokich, trwałych znaków. Wiązka laserowa działa jak dłuto, wykonując nacięcia poprzez usuwanie warstw z powierzchni materiału. Laser uderza w zlokalizowane obszary z ogromnymi poziomami energii, aby wytworzyć wysokie ciepło niezbędne do odparowania.
Najpopularniejszym laserem jest laser światłowodowy, skuteczny w przypadku wszystkich metali i większości tworzyw sztucznych, również w wersjach MOPA i Pikosekundowej. Laser ten działa przy 1070 nm, zapewniając znacznie większą moc niezbędną do znakowania twardych materiałów, takich jak metale.
Innym przykładem może być znakowarka laserowa UV, która charakteryzuje się długością fali wynoszącą około 355 nm i oferuje niższą moc podczas znakowania materiałów wrażliwych na wysoką temperaturę, takich jak tworzywa sztuczne i szkło. Ponieważ znakowarki laserowe i inne maszyny w kategorii „lasery zimne” emitują mniejsze ilości energii, są doskonałym rozwiązaniem do obróbki produktów organicznych i delikatnych, ponieważ ryzyko spalenia materiału jest mniejsze.
W porównaniu do procesów znakowania niepermanentnego, takich jak druk czy etykietowanie, grawerowanie laserowe nie wymaga materiałów eksploatacyjnych i redukuje zakres koniecznej konserwacji.
Bardzo często znakowanie i grawerowanie laserowe są stosowane zamiennie, ale w rzeczywistości są to dwa różne procesy. W obydwu przypadkach na materiał zostaje naniesiony nieusuwalny znak za pomocą wiązki laserowej, ale podczas grawerowania materiał odparowuje, a podczas znakowania topi się.
Stopiona powierzchnia rozszerza się tworząc głębokie rowki do 80 mikronów, zmienia się chropowatość materiału i tworzy biały kontrast, w zależności od użytych parametrów lasera. Później zobaczymy, od czego zależą czarny i biały kolor oznaczenia. Przyjrzyjmy się z bliska 3 krokom, dzięki którym oznakowanie zaczyna być widoczne.
1
Wszystkie metody znakowania lub grawerowania laserowego mają jedną wspólną cechę: wiązka lasera jest pulsacyjna i uwalnia energię w określonych odstępach czasu. W ciągu jednej sekundy laser o mocy 100 W wyzwala 100 000 impulsów. Każdy impuls zawiera jeden milidżul energii i może osiągnąć 10 000 W mocy szczytowej. Aby kontrolować ilość energii emitowanej przez laser, konieczne jest dostosowanie jego parametrów, wie o tym każdy technik. Najważniejsze z nich to prędkość i odstępy między liniami, które określają odległość między impulsami. Im bliżej się znajdują, tym większa jest koncentracja energii.
Podczas grawerowania laserowego impulsy są znacznie bliżej niż przy znakowaniu. Dzieje się tak, ponieważ znakowanie wymaga mniej energii niż grawerowanie, dlatego jest szybsze. Szybkość to tylko jeden z najważniejszych parametrów podczas dokonywania wyboru między jednym a drugim procesem.
2
Powierzchnia materiału odbija większość energii impulsu laserowego, a pozostała część jest absorbowana i zamieniana w ciepło. Materiał potrzebuje odpowiedniej ilości energii do tego, aby się stopić i aby doszło do znakowania. Ilość ta jest mniejsza niż w przypadku odparowywania, które zachodzi przy grawerowaniu.
Gdy energia zamienia się w ciepło, temperatura materiału wzrasta, dopóki nie osiągnie punktu topienia. W tym momencie powierzchnia nagrzewa się i staje się plastyczna, umożliwiając zmianę kształtu.
W przypadku lasera na ciele stałym emitującego długość fali wynoszącą 1064 nm, aluminium pochłania ≈5%, stal więcej niż ≈30%. Biorąc pod uwagę ostatnie dane, można dojść do wniosku, że łatwiej jest wykonywać znakowanie na aluminium, ale wcale tak nie jest, gdyż należy rozważyć także inne właściwości fizyczne, w tym temperaturę topnienia.
3
Gdy materiał topi się i stygnie w ciągu milisekund, na powierzchni zachodzą miejscowe zmiany. Chropowatość powierzchni zmienia się, tworząc trwałe znaki będące treścią oznaczenia: kod, logo, grafika. Zmiany koloru pojawiają się w wyniku różnych wzorów na powierzchni. Przy znakowaniu laserowym wysokiej jakości czerń i biel zapewniają najlepszy kontrast.
Po wyjaśnieniu różnicy między tymi dwoma procesami, przejdźmy do określenia głównych parametrów, które prowadzą do wyboru jednego z nich:
1
Grawerowanie laserowe pozwala głębiej wniknąć w powierzchnię i jest zalecane w przypadku wszystkich elementów, które mogą ulec zniszczeniu ze względu na warunki panujące w otoczeniu lub które będą poddawane obróbce powierzchni po procesie znakowania, takim jak piaskowanie, śrutowanie, e-powlekanie i obróbka cieplna.
2
Znakowanie laserowe to proces, który zajmuje mniej czasu niż grawerowanie właśnie ze względu na to, że wnika w powierzchnię materiału na mniejszą głębokość. Jeśli część nie jest poddawana szczególnym naprężeniom, tak jak dzieje się na przykład w przypadku części AGD, części elektronicznych, produktów promocyjnych i biżuterii, znakowanie gwarantuje również szybkość i trwałość wyniku, przewyższającą wszystkie podobne technologie.
3
Jak już wspomnieliśmy, podczas znakowania materiał jest topiony poprzez modyfikację jego chropowatości, a grawerowanie sublimuje materiał poprzez tworzenie rowków. Aby to zrobić, laser musi mieć wystarczającą moc, żeby odparować materiał w kilka milisekund, a znakowany materiał musi mieć odpowiednią temperaturę sublimacji, więc wykonanie grawerunku nie zawsze jest możliwe.
Podczas grawerowania laserowego ważne jest, aby maszyna do znakowania laserowego była wyposażona w odpowiedni system ssący. Firma LASIT zaprojektowała i wyprodukowała taki system, aby zmaksymalizować poziom ochrony, zarówno środowiska, jak i samego lasera.
Podobał Ci się ten artykuł?
Udostępnij to
