激光打標(biāo)作為一種快速、清潔的產(chǎn)品標(biāo)記技術(shù),正在快速取代傳統(tǒng)老舊的產(chǎn)品標(biāo)記技術(shù),特別是噴墨技術(shù)。隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品零件的跟蹤以及可追溯性要求的不斷增強(qiáng),特別是在醫(yī)療設(shè)備、汽車和航空等應(yīng)用領(lǐng)域,這些需求正在驅(qū)動(dòng)零件信息直接標(biāo)記應(yīng)用呈指數(shù)增長(zhǎng)。
鑒于市場(chǎng)上對(duì)直接打標(biāo)的廣泛需求,激光打標(biāo)技術(shù)正日益獲得廣泛的市場(chǎng)青睞。這些直接標(biāo)識(shí)在零件上的信息,通常是容易被識(shí)讀的字母、數(shù)字、條形碼或Data-MatrixTM代碼。激光打標(biāo)技術(shù)憑借其簡(jiǎn)單靈活的自動(dòng)化打標(biāo)方式、對(duì)環(huán)境的友好性以及較低的擁有成本等優(yōu)勢(shì),而備受市場(chǎng)歡迎。目前,市場(chǎng)上存在著多種激光打標(biāo)方案,每種打標(biāo)方案都有其自身的標(biāo)記特性以及適合標(biāo)記的材料范圍,用戶在選擇時(shí),需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求,選擇最為合適的激光打標(biāo)方案。
激光打標(biāo)簡(jiǎn)介
激光打標(biāo)是利用從激光器中輸出的聚焦光束與被標(biāo)記的目標(biāo)物體相互作用,從而在目標(biāo)物體上形成高品質(zhì)的永久性標(biāo)記。圖1給出了典型的激光打標(biāo)機(jī)的原理示意圖。從激光器中輸出的光束,由安裝在高速精密電機(jī)上的兩個(gè)反射鏡控制,以實(shí)現(xiàn)光束的運(yùn)動(dòng)打標(biāo)。每個(gè)反射鏡都沿著單一的軸線運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度非??欤⑶覒T性非常小,從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的快速打標(biāo)。經(jīng)過反射鏡引導(dǎo)的光束利用F-θ透鏡聚焦,焦點(diǎn)位于被標(biāo)記的平面上。當(dāng)該聚焦光束與被標(biāo)記物體相互作用時(shí),物體就被“打上標(biāo)記”了。除了被打標(biāo)的位置,物體的其他表面仍然保持不變。
通常,激光打標(biāo)系統(tǒng)主要由通過軟件和硬件與一個(gè)高速、精密的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)耦合到一起的高度靈活、可控的激光源構(gòu)成。除了能夠?qū)崿F(xiàn)打標(biāo)加工外,激光打標(biāo)系統(tǒng)通常還具備切割、鉆孔、拋光、劃線、刮削等機(jī)械加工能力。
在激光打標(biāo)系統(tǒng)中,利用軟件控制激光束,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)文字、圖形、商標(biāo)、條形碼和Data-Matrix代碼等內(nèi)容的打標(biāo)。通過軟件控制實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化打標(biāo)功能,使激光打標(biāo)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)零件序列化打標(biāo)、日期編碼、可變文本輸入、遠(yuǎn)程編程、輸入/輸出控制和許多其他的編程特性。
激光能夠快速在金屬和塑料上實(shí)現(xiàn)精密、清潔的標(biāo)記,這使得激光打標(biāo)適合大多數(shù)制造過程。激光還可用于表面雕刻(一種與打標(biāo)類似的過程),能夠在零件表示上雕刻出既能被人眼看到、又能被手感觸到的標(biāo)記,這是一種改變零件表面的加工方式。
激光打標(biāo)是一種非接觸加工過程,整個(gè)加工過程不需要任何耗材,非常清潔,而且頗具能源效益。此外,與傳統(tǒng)的打標(biāo)方式相比,激光打標(biāo)也是一種非常環(huán)保的加工過程,該過程無需使用任何油墨或其他化學(xué)物品。激光打標(biāo)過程能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活性的標(biāo)記過程,以滿足不斷變化的打標(biāo)需求。激光打標(biāo)適合標(biāo)記的材料范圍非常廣泛,這些材料包括鋼材、鋁、聚烯烴、工程和醫(yī)用塑料、硅以及許多其他材料。
激光打標(biāo)非常適合在材料表面上標(biāo)記條形碼和二維條碼。所標(biāo)記代碼的質(zhì)量和分辨率,可以根據(jù)被標(biāo)記表面的空間大小和用戶要求調(diào)節(jié)??傊す獯驑?biāo)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)卓越的打標(biāo)數(shù)據(jù)密度,同時(shí)還能減少標(biāo)記代碼所需要的空間。
選擇合適的激光打標(biāo)方案
目前市場(chǎng)上存在的激光打標(biāo)方案所使用的激光器主要有:光纖激光器、Nd:YVO4激光器、綠光(532nm)激光器、紫外線(UV)激光器和CO2激光器。另外,還有一些高功率應(yīng)用仍在使用Nd:YAG激光器,當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展,Nd:YAG激光器已經(jīng)逐漸被上述其他幾種激光器所取代。
光纖打標(biāo)機(jī):打標(biāo)質(zhì)量好,成本效益高
光纖激光器使用從摻鐿光纖中輸出的激光,其泵浦源采用電信級(jí)單管式二極管。這種二極管具備長(zhǎng)達(dá)10萬小時(shí)的使用壽命。除了使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)外,光纖激光器還具有較高的能源效率和較少的維護(hù)需求,從而其具有最低的擁有成本。
光纖激光打標(biāo)機(jī)已經(jīng)成為目前市場(chǎng)上最常用的激光打標(biāo)技術(shù)之一。光纖激光器打標(biāo)機(jī)能夠在金屬和塑料材料上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、對(duì)比鮮明的打標(biāo),另外其還能用于金屬雕刻以及加工其他廣泛的材料。
CO2激光打標(biāo)機(jī):標(biāo)記印刷電路板、紙張、皮革和木材的最佳選擇
CO2激光器的工作物質(zhì)由密閉在一個(gè)減壓鋁管中的氣體組合而成。CO2激光器的泵浦能量由射頻(RF)能量提供。CO2激光打標(biāo)機(jī)能夠標(biāo)記塑料,但是標(biāo)記是雕刻上去的,沒有表面對(duì)比度。CO2激光打標(biāo)機(jī)的工作波長(zhǎng)為10604nm,該波長(zhǎng)可廣泛用于標(biāo)記紙張和木材等有機(jī)材料,同時(shí)也能標(biāo)記印刷電路板(PCB)和玻璃。CO2激光打標(biāo)機(jī)不適合標(biāo)記裸鋁、銅或黃銅和鋼材。
Nd:YAG激光打標(biāo)機(jī):老舊的激光雕刻技術(shù)
Nd:YAG激光打標(biāo)機(jī)主要用于大面積金屬打標(biāo)(表面效應(yīng))和深雕應(yīng)用(深度效應(yīng))。這些應(yīng)用通常要求較高的激光功率。目前,盡管Nd:YAG激光打標(biāo)機(jī)已經(jīng)在很大程度上被其他激光打標(biāo)機(jī)所取代,但是其仍在高功率(50~100W)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛使用。隨著Nd:YAG激光打標(biāo)技術(shù)逐漸被淘汰,以及光纖激光打標(biāo)系統(tǒng)總體擁有成本的大幅降低,光纖激光打標(biāo)技術(shù)作為一股不斷發(fā)展的新生力量,正開始在高功率市場(chǎng)應(yīng)用中獲得更多市場(chǎng)份額。
幾乎需要直接標(biāo)記或雕刻的所有應(yīng)用,都有著各種各樣的標(biāo)記選擇,激光打標(biāo)技術(shù)為直接標(biāo)記過程提供了一種最新的解決方案。激光打標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)包括:永久性的標(biāo)記質(zhì)量;可標(biāo)記文本、圖形、標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)代碼;高度靈活的標(biāo)記方式;可標(biāo)記的材料范圍廣泛。此外,激光打標(biāo)是一種高速加工過程,其能很容易地集成到用戶的生產(chǎn)線中。而且,激光打標(biāo)還是一種非接觸加工過程,這使其安全性進(jìn)一步增強(qiáng),并且整個(gè)加工過程不需要任何化學(xué)品,因此對(duì)環(huán)境也非常友好。
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