目前國內(nèi)的激光打標按其工作方式可分為掩模式打標、陣列式打標和掃描式打標。
掩模式打標
掩模式打標又叫投影式打標。掩模式打標系統(tǒng)由激光器、掩模板和成像透鏡組成,其工作原理,經(jīng)過望遠鏡擴束的激光,均勻的投射在事先做好的掩模板上,光從雕空部分透射。掩模板上的圖形通過透鏡成像到工件(焦面)上。通常每個脈沖即可形成一個標記。受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),發(fā)生顏色變化形成可分辨的清晰標記。掩模式打標一般采用CO2激光器和YAG激光器。掩模式打標主要優(yōu)點是一個激光脈沖一次就能打出一個完整的、包括幾種符號的標記,因此打標速度快。對于大批量產(chǎn)品,可在生產(chǎn)線上直接打標。缺點是打標靈活性差,能量利用率低。
陣列式打標
它是使用幾臺小型激光器同時發(fā)射脈沖,經(jīng)反射鏡和聚焦透鏡后,使幾個激光脈沖在被打標材料表面上燒蝕(熔化)出大小及深度均勻的小凹坑,每個字符、圖案都是由這些小圓黑凹坑構(gòu)成的,一般是橫筆劃5個點,豎筆劃7個點,從而形成5×7的陣列。陣列式打標一般采用小功率射頻激勵CO2激光器,其打標速度可達6000字符/妙,因而成為高速在線打標的理想選擇,其缺點是只能標記點陣字符,且只能達到5×7的分辨率,對于漢字無能為力。
掃描式打標
掃描式打標系統(tǒng)由計算機、激光器和X-Y掃描機構(gòu)三部分組成,其工作原理是將需要打標的信息輸入計算機,計算機按照事先設(shè)計好的程序控制激光器和X-Y掃描機構(gòu),使經(jīng)過特殊光學(xué)系統(tǒng)變換的高能量激光點在被加工表面上掃描運動,形成標記。
通常X-Y掃描機構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式:一種是機械掃描式,另一種是振鏡掃描式。
(1) 機械掃描式
機械掃描式打標系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動光束,而是通過機械的方法對反射鏡進行X-Y坐標的平移,從而改變激光束到達工件的位置,這種打標系統(tǒng)的X-Y掃描機構(gòu)通常是用繪圖儀改裝。其工作過程:激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后,再經(jīng)過光筆(聚焦透鏡)③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來回運動;光筆③連同它上端的反光鏡②(兩者固定在一起)只能沿Y軸方向運動。在計算機的控制下(一般通過并口輸出控制信號),光筆在Y方向上的運動與筆臂 在X方向上的運動合成,可使輸出激光到達平面內(nèi)任意點,從而標刻出任意圖形和文字。
(2)振鏡掃描式
振鏡掃描式打標系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計算機等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡(振鏡)上,用計算機控制反射鏡的反射角度,這兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描,從而達到激光束的偏轉(zhuǎn),使具有一定功率密度的激光聚焦點在打標材料上按所需的要求運動,從而在材料表面上留下的標記,聚焦的光斑可以是圓形或矩形。
在振鏡打標系統(tǒng)中,可以采用矢量圖形及文字,這種方法采用了計算機中圖形軟件對圖形的處理方式,具有作圖效率高,圖形精度好,無失真等特點,極大的提高了激光打標的質(zhì)量和速度。同時振鏡式打標也可采用點陣式打標方式,采用這種方式對于在線打標很適用,根據(jù)于不同速度的生產(chǎn)線可以采用一個掃描振鏡或兩個掃描振鏡,與前面所述的陣列式打標相比,可以標記更多的點陣信息,對于標記漢字字符具有更大的優(yōu)。
振鏡掃描式打標系統(tǒng)一般使用連續(xù)光泵工作波長為1.06μm的Nd:YAG激光器,輸出功率為10~120W,激光輸出可以是連續(xù)的,也可以是Q開關(guān)調(diào)制的。發(fā)展的射頻激勵CO2激光器,也被用于振鏡掃描式激光打標機。
振鏡掃描式打標因其應(yīng)用范圍廣,可進行矢量打標和點陣打標,標記范圍可調(diào),而且具有響應(yīng)速度快、打標速度高(每秒鐘可打標幾百個字符)、打標質(zhì)量較高、光路密封性能好、對環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)勢已成為主流產(chǎn)品,并被認為代表了未來激光打標機的發(fā)展方向,具有廣闊的應(yīng)用前景。
用于打標的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收,而且其波長短(為1.06μm),聚焦的光斑小,因而適合在金屬等材料上進行高清晰度的標記。CO2激光器產(chǎn)生的激光波長為10.6μm,木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對其有很好的吸收效果,因而特別適合在非金屬表面上進行標記。
Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點是對材料的熱損傷及熱擴散比較嚴重,產(chǎn)生的熱邊效應(yīng)常會使標記模糊。相比之下,由準分子激光器產(chǎn)生的紫外光打標時,不加熱物質(zhì),只蒸發(fā)物質(zhì)的表面,在表面組織產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng),而在物質(zhì)表層留下標記。所以,用準分子激光打標時,標記邊緣十分清晰。由于材料對紫外光的吸收大,激光對材料的作用只發(fā)生在材料的表層,對材料幾乎沒有燒損現(xiàn)象,因此準分子激光器更適合于材料的標記。 [1]
激光打標機技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法,與腐蝕,氣動加工等相比,具有獨特的優(yōu)勢:
1.采用激光做加式手段,與工件之間沒有加工力的作用,具有無接觸,無切削力,熱影響小的優(yōu)點,保證了工件的原有精度。同時,材料的適應(yīng)性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細的標記且耐久性非常好。
2激光的空間控制性和時間控制性很好,對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別使用于自動化加式和特殊面加工。且加式方式靈活,既可以適應(yīng)實驗室式的單項設(shè)計的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的要求。
3激光刻劃精細,線條可以達到毫米和微米量級,采用激光標刻技術(shù)制作的標記偽造和更改都非常困難,對產(chǎn)品防偽為重要。
4.激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成自動化加工設(shè)備,可以打出各種文字,符號和圖案,易于用軟件設(shè)計標刻圖樣,更改標記內(nèi)容,適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)率,快節(jié)奏的要求。
5激光加工沒有污染源,是一種清潔無污染的高環(huán)保加工技術(shù)。激光打標機已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),為優(yōu)質(zhì)、、無污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。隨著現(xiàn)代激光標刻應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,對激光制造的設(shè)備系統(tǒng)小型化,率和集成化的要求也越來越高,新型率光纖激光技術(shù)的開發(fā)成功,必將對此產(chǎn)生極大的推動。
激光打標是是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上的標記,用激光束使表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì),或者導(dǎo)致表層物質(zhì)的化學(xué)物理變化而刻出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質(zhì),顯出所需刻蝕的圖形、文字。 另外,飛行打標機技術(shù)已經(jīng)成熟,他具有較高的工作效率。打標機常見問題及其解決方法。
激光打標機又常稱為激光標刻機、激光打碼機、鐳射打標機、激光鐳雕機、激光標記機、鐳雕刻機、激光打標設(shè)備,按其工作方式可分為燈泵YAG激光打標機、 DP半導(dǎo)體側(cè)泵激光打標機、EP半導(dǎo)體端泵激光打標機、光纖激光打標機、CO2激光打標機、紫外激光打標機等等