激光打標機在工業(yè)中的應(yīng)用

激光打標機技術(shù)應(yīng)用工業(yè)加工中

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：

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。

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。

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。

激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(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)高效率，快節(jié)奏的要求。

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)、高效、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，高效率和集成化的要求也越來越高，新型高效率光纖激光技術(shù)的開發(fā)成功，必將對此產(chǎn)生極大的推動。

激光打標機原理：

“熱加工”――具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象。

“冷加工”――具有很高負荷能理的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，至使材料發(fā)生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標記加工中具有特殊的意義，因為它不是熱燒蝕，而是不產(chǎn)生“熱損傷”副作用的、打斷化學(xué)鍵冷剝離，因而對被加式表面的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業(yè)中使用準分子激光器在基底材料上沉積化學(xué)物質(zhì)薄膜，在半導(dǎo)體基片上開出狹窄的槽。

激光打標屬于激光加工的一種，利用高能量密度的激光，在工件表面灼燒蝕刻出永久性的文字或圖案。

激光打標機分類與選型:

根據(jù)不同的材料，對不同波長的激光吸收不同的特性，一般把激光打標機分為兩大類，一類是采用YAG激光器，適合加工金屬材質(zhì)和大部分的非金屬材質(zhì)，如鐵、銅、鋁、金、銀等金屬和各類合金，還有ABS料、油墨覆層、環(huán)氧樹脂等等。另一類采用CO2激光器，只能加工非金屬材質(zhì)，如木頭、紙張、亞克力、玻璃等等。有些材料同時適用于兩種類型的激光打標機，但標識的工藝效果會有差異。

YAG打標機包括燈泵浦、半導(dǎo)體和光纖三大類，CO2打標機包括射頻管和玻璃管兩大類，這五種產(chǎn)品構(gòu)成了激光打標機的標準機型。針對不同用戶的實際需求，配以不同的外形結(jié)構(gòu)、夾具工裝、量身定做的軟件系統(tǒng)，構(gòu)成完善的激光標識解決方案。

相對于氣動打標、電腐蝕、絲印、噴碼機、機械雕刻等傳統(tǒng)的標記方式，激光標識具有以下優(yōu)勢：

1. 激光加工為光接觸，非機械接觸，沒有機械應(yīng)力，所以特別適合在高硬度（如硬質(zhì)合金）、高脆性（如太陽能硅片）、高熔點及高精度（如精密軸承）要求特別高的等場合使用。

2. 激光加工的能量密度很大，時間短，熱影響區(qū)小，熱變形小，熱應(yīng)力小，不會影響內(nèi)部電氣性能。特別是532μm，355μm，266μm激光的冷加工，適合特殊材質(zhì)的精密加工。

3. 激光直接灼燒蝕刻，為永久性的標記，不可擦除，不會失效變形脫落，適合防偽防竄貨，實現(xiàn)產(chǎn)品可追溯性的要求。

4. 激光加工系統(tǒng)本身是一套計算機系統(tǒng)，可以方便的編排、修改，有跳號、隨機碼等功能，實現(xiàn)產(chǎn)品唯一編碼的要求，適合于個性化加工，對小批量多批次的加工更有優(yōu)勢。

5. 標記效果精美，工藝美觀，精度較高，可提升產(chǎn)品檔次，提高產(chǎn)品附加值。

6. 線寬可小到10μm，深度可達10μm以下，可對“毫米級”尺寸大小的零件表面進行標記。

7. 低耗材，無污染，節(jié)能環(huán)保，符合歐洲環(huán)保標準，符合醫(yī)藥行業(yè)GMP要求。

8. 加工成本低廉。設(shè)備的一次性投資較貴，但連續(xù)的、大量的加工最終使每個零件的加工成本降低下來。

9. 加工方式靈活?？赏ㄟ^透明介質(zhì)對內(nèi)部工件進行加工，易于導(dǎo)向、聚焦，實現(xiàn)方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合。

1．根據(jù)激光器分類

1)激光器分類

激光器分為固體激光器(釔鋁石榴石YAG和釩酸釔YVO4)、氣體激光器(He-Ne激光器、CO2激光器)兩類。

①氧化碳(CO2)激光打標機，用CO2氣體作為激活媒介，發(fā)射出紅外區(qū)域的10600nm的光波。這類激光器有兩種不同的形式。

a．脈沖式激光器。利用掩模方法，以短脈沖激光能量產(chǎn)生標記或圖文。但因為不同的標記需要采用不同的遮擋物，更改標記需要較長的時間。

b．連續(xù)式激光器。采用光筆形式，只有1個能級，技術(shù)要求不高，成本低，設(shè)備簡單，但輸出能量高，效率高，廣泛用于塑料的激光標記印刷。

②釔鋁石榴石激光打標機。激活媒介是固體，激光器發(fā)射出接近紅外線區(qū)域的1060nm的光波，有連續(xù)式、光筆式兩種，通過改變輸出能量，可得到不同強度的激光束。打標工藝有焦化法(深色標記)、發(fā)泡法(淺色標記)和燒蝕法(雕刻標記)，標記質(zhì)量極好。

③準分子激光打標機?？砂l(fā)射出紫外范圍的光波(100～400nm)，激活媒介由氦、氬、氪、氖氣體和氯、氟、溴、碘等鹵素組成的混合物構(gòu)成。

2)二氧化碳激光與YAG固體激光打標機的區(qū)別

①適用材料不同。因其波長不同，二氧化碳激光打標機只能用于非金屬材料打標；YAG固體激光打標機既能用于非金屬材料打標，也能用于金屬材料打標。

②所用耗材不同。二氧化碳激光打標機的主要耗材是混合氣體和激光管，另外鍺鏡片也是易損件，價格比較昂貴；YAG固體激光打標機的主要耗材是泵浦燈(脈沖式激光器使用氙燈，連續(xù)式激光器使用氪燈)，價格低廉。

2．根據(jù)激光輸出形式分類

激光打標機根據(jù)激光的輸出形式不同，可分為固體掩模式，氣體掩模式、機械掃描式、振鏡掃描式等類型。

3．激光打標機的選型

激光打標機的選型主要是根據(jù)需要印標產(chǎn)品的材質(zhì)、產(chǎn)量和標記面積決定，選型原則如下。

1)固體掩模式激光打標機

適用于非金屬材料、標記面積在￠7mm的柱面內(nèi)，大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如電子元件等。

2)氣體掩模式激光打標機

適用于非金屬材料，標記面積在￠20mm的柱面內(nèi)、大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如電子元件、塑料瓶、煙酒和食品包裝容器等。

3)機械掃描式激光打標機

適用于單個標記面積在80mm ×100mm范圍內(nèi)，單班產(chǎn)量為數(shù)千件的產(chǎn)品。

4)振鏡掃描式激光打標機

適用于單個標記面積在￠300mm的柱面內(nèi)、單班產(chǎn)量為數(shù)萬件的產(chǎn)品。