Лазерная гравировка на металле использует сфокусированный лазерный луч для нанесения рисунков, текста или узоров на поверхность различных металлов. Этот процесс включает нагрев материала до высоких температур, в результате чего он испаряется и оставляет постоянный, долговечный след. Это универсальный метод для различных применений - от промышленной маркировки и прослеживаемости до художественных и персонализированных проектов.
Как это работает:
Лазерный луч: Мощный лазерный луч направляется на металлическую поверхность.
Испарение материала: Энергия лазера нагревает металл до такой степени, что он испаряется, создавая неглубокий разрез или травление.
Постоянная маркировка: Полученная в результате гравировка по металлу является постоянной и устойчивой к износу, поскольку выполняется под поверхностью металла.
Преимущества лазерной гравировки на металле:
Точность: Лазерная гравировка обеспечивает высокую точность, позволяя создавать сложные узоры и мелкие детали.
Скорость: Этот процесс происходит относительно быстро, что делает его подходящим как для индивидуальных проектов, так и для массового производства.
Долговечность: Гравюры долговечны и устойчивы к износу, что делает их идеальными для применений, требующих долговременной маркировки.
Многосторонность: Лазерную гравировку можно использовать на самых разных металлах, включая нержавеющую сталь, алюминий, латунь и многое другое.
Прослеживаемость: Для обеспечения прослеживаемости и идентификации продукции может быть нанесена постоянная маркировка, которую невозможно удалить.
Типы лазеров, используемых для гравировки металла:
CO2-лазеры: Хотя CO2-лазеры в основном используются для обработки неметаллов, их можно использовать и на металле, используя специальные решения для маркировки, например, для создания покрытия, которое удаляется лазером.
Волоконные лазеры: Волоконные лазеры обладают высокой эффективностью и являются популярным выбором для гравировки на различных металлах благодаря своей способности работать с высокой мощностью.
Диодные лазеры: Диодные лазеры более доступны по цене и могут использоваться для поверхностной маркировки и гравировки на определенных металлах.
Лазерный гравер - это отличное решение для постоянной маркировки металлических деталей штрих-кодами, этикетками, 2D-кодами, серийными номерами, логотипами и рисунками.
Хотя волоконные лазеры, CO2-лазеры и диодные лазеры могут использоваться для гравировки металла, тип лазерного гравера, который вам нужен, зависит от того, как вы хотите его использовать.
Если это производственная линия, вам, вероятно, понадобится волоконный лазер. Если речь идет о малом бизнесе или самодельных проектах, то может быть достаточно CO2- или диодного лазера.
Типы лазеров для гравировки металла
Хотя волоконные лазеры идеально подходят для гравировки металла, CO2-лазеры и диодные лазеры также могут использоваться для создания маркировки на металле. Давайте рассмотрим принцип работы каждого типа граверов по металлу и их ценовой диапазон.
Волоконно-лазерные граверы
Волоконные лазеры являются лучшими лазерными граверами по металлу благодаря своей скорости, точности и эффективности. Лазерный источник легирован иттербием (Yb), что позволяет лазеру генерировать длину волны ≈1064 нм, которая хорошо взаимодействует с металлами. Волоконные лазеры, легированные иттербием, могут выполнять гравировку на всех типах металлов, включая алюминий, сталь, нержавеющую сталь, анодированный алюминий, магний, свинец, цинк и медь.
Волоконные лазеры могут быть адаптированы для различных задач гравировки, предлагая три способа постоянной маркировки металлов:
При лазерном травлении на высокой скорости получаются высококонтрастные черно-белые изображения. Различные цвета достигаются за счет изменения микроструктуры поверхности. Белый цвет является результатом рассеянного отражения, а черный - результатом улавливания света.
Лазерная гравировка создает глубокие и долговечные следы за счет испарения слоев материала с поверхности. Полученные следы устойчивы к истиранию и различным видам последующей обработки.
При лазерном отжиге под поверхностью образуются черные пятна, которые сохраняют поверхностные свойства материала, такие как устойчивость к коррозии. Это достигается путем медленного нагрева металлов на основе железа (таких как сталь и нержавеющая сталь) лазерным лучом. Когда металл нагревается, кислород проникает под поверхность, что приводит к внутреннему окислению.
Эти три процесса можно выполнить с помощью одного и того же лазера, настроив параметры лазера и конфигурацию линзы. Волоконные лазеры стоят дороже, чем лазеры других типов, и лучше адаптированы для промышленного применения. Стоимость промышленных лазерных маркировочных станков начинается от 120 000 долларов, а настольных лазеров - от 5 000 до 25 000 долларов.
Волоконные лазеры также можно использовать для гравировки некоторых неметаллических поверхностей, включая пластмассы и резину.
CO2-лазерные граверы
CO2-лазеры не подходят для гравировки металла. Это связано с тем, что их длина волны (≈10,6 мкм) недостаточно эффективно поглощается металлическими поверхностями. Поглощается лишь небольшой процент энергии лазера, что делает лазерную абляцию металлических поверхностей невозможной.
Хотя CO2-лазеры не могут гравировать металлы, их можно использовать для создания маркировки одним из двух методов:
Удаление покрытия: CO2-лазеры могут гравировать металлические изделия с покрытием, выборочно удаляя (или выжигая) покрытие, обнажая чистый металл. В качестве примеров можно привести анодированный алюминий и нержавеющую сталь с порошковым покрытием. При этом методе гравировка не наносится на сам металл. Маркировка создается за счет контраста между покрытием и голым металлом.
Склеивание: В CO2-лазерах для гравировки металлов можно использовать маркировочный аэрозоль (например, CerMark). Аэрозоль прилипает к поверхности в результате химической реакции с лазерным лучом. Оставшуюся часть аэрозоля, которая не приклеилась, необходимо удалить вручную. В результате получается четкая черная метка, которая хорошо контрастирует с голой металлической поверхностью.
CO2-лазеры также используются для гравировки неметаллических поверхностей, таких как дерево, акрил, силикон, кожа и винил.
Диодные лазерные граверы
Диодные лазеры могут использоваться для гравировки металлов, если требуется относительно простая гравировка с низким энергопотреблением. Эти лазерные системы начального уровня более доступны по цене, чем другие типы лазеров (некоторые из них можно приобрести за несколько сотен долларов), но они имеют ограниченную выходную мощность и более низкое качество луча.
В диодных лазерах длина волны определяется энергетической шириной запрещенной зоны полупроводникового материала (т.е. разницей энергий между двумя электронными полосами). Хотя они доступны в различных диапазонах длин волн, идеальной длиной волны для гравировки металлических материалов является 1064 нм.
Вот что возможно в зависимости от длины волны диода:
Прямая маркировка: При длине волны 1064 нм диодные лазеры гравируют металлические поверхности почти так же, как волоконные лазеры. Однако возможности гравировки ограничены из-за их меньшей выходной мощности и точности.
Склеивание: При использовании других длин волн (например, синих лазерных диодов длиной волны от 400 до 500 нм) для создания метки на металле обычно требуется маркировочный спрей (как в случае с CO2-лазерными граверами).
Для достижения большей точности некоторые диодные лазеры соединены с оптическим волокном. Такие лазеры называются диодными лазерами с волоконной связью. Соединение волокон позволяет лазерному излучению, генерируемому диодными лазерами, поступать в оптическое волокно, что обеспечивает лучшее качество лазерного луча.
11 факторов, влияющих на стоимость лазерного гравера по металлу
Стоимость лазерного гравировального станка может варьироваться от нескольких сотен до полумиллиона долларов. Вот факторы, влияющие на его стоимость. Они помогут вам понять, почему, возможно, стоит (или не стоит) переплачивать за лазер.
Лазерные технологии: Волоконные лазеры стоят дороже, но отличаются большей точностью, скоростью гравировки, управляемостью и сроком службы. Они также требуют меньшего обслуживания и потребляют меньше энергии. CO2-лазеры занимают второе место по стоимости. Однако стоит отметить, что их эксплуатационные расходы и техническое обслуживание выше. Диодные лазеры являются наименее дорогими.
Мощность лазера: Мощность лазера является одним из наиболее важных факторов, влияющих на цену. Лазеры большей мощности позволяют выполнять гравировку на металлических поверхностях быстрее, но стоят дороже. На производственных линиях лазеры большей мощности необходимы для предотвращения возникновения узких мест и сокращения времени цикла.
Меры безопасности: Любой лазер, способный гравировать металл, может привести к травмам глаз, ожогам кожи и пожарам. Пыль и пары, образующиеся при гравировке металла, также могут представлять опасность для операторов. Некоторые лазеры оснащены функциями безопасности, такими как корпуса класса 1 и пылеулавливатели, которые повышают стоимость лазера, но обеспечивают безопасность. Другие лазеры, такие как настольные и портативные лазеры, практически не обеспечивают защиту. Функции безопасности повышают стоимость, но устраняют необходимость в обучении технике безопасности и защитном оборудовании.
Особенности охлаждения: Лазеры выделяют тепло и должны быть охлаждены для предотвращения перегрева. Различные лазеры поставляются с различными охлаждающими компонентами (вентиляторами, радиаторами, охладителями воды и т.д.). Более дешевые лазеры могут не иметь встроенного охлаждения, что ограничивает время их использования.
Оптические компоненты: Качество оптических компонентов играет решающую роль в определении эффективности процесса лазерной гравировки. Оно влияет на такие факторы, как качество луча, точность фокусировки, долговечность компонентов, управление нагревом и скорость. Если для вас важны скорость, повторяемость и минимальное техническое обслуживание, необходимы высококачественные компоненты.
Автоматизация и моторизация: Некоторые лазеры доступны в виде готовых решений для производственных линий. Они включают в себя такие функции, как автоматические двери, поворотные столы и совместимость с роботами.
Область гравировки: Размер области гравировки (а также ориентация поверхности для гравировки) могут определять, какие проекты возможны. Некоторые лазеры могут выполнять лазерную гравировку в пределах большей рабочей области, поскольку они установлены на станках с ЧПУ, портальной системе или на манипуляторе робота.
Пользовательский интерфейс: При покупке лазера легко забыть о пользовательском интерфейсе, но хорошо продуманный и простой в использовании интерфейс может сделать разницу между лазером, который вам нравится, и лазером, который вы ненавидите. Это особенно важно для энтузиастов самоделок и любителей-любительниц, которые хотят самостоятельно программировать или настраивать лазерные процессы, не будучи экспертами в области лазерной техники.
Коммуникация: Если вы управляете производственной линией, простота интеграции лазера с вашими системами управления имеет важное значение. Протоколы связи должны быть совместимыми, чтобы лазерная система могла получать информацию о маркировке от органов управления производственной линией. ПЛК производственной линии также должен получать статус маркировки и подтверждение того, что лазерная система завершила процесс маркировки.
Надежность: Компоненты промышленного класса необходимы для предотвращения простоев в условиях интенсивного производства, особенно в суровых условиях, таких как плавильные и литейные цеха.
Контроль качества: Системы технического зрения или считыватели штрих-кодов могут убедиться в том, что маркировка выполнена и соответствует техническим требованиям.
