Сравнение лазеров из волокон СО2 и диодных лазеров для маркировки металлов

Штрих-коды, серийные номера и логотипы служат постоянными идентификаторами, обеспечивающими отслеживаемость и ценность бренда для металлических компонентов. Среди различных методов маркировки лазерная гравировка стала идеальным решением для создания этих точных и долговечных маркировок. Однако, учитывая наличие нескольких лазерных технологий, включая CO₂, волоконные и диодные лазеры, выбор подходящей системы требует тщательного рассмотрения.

В то время как волоконные лазеры доминируют в приложениях для гравировки металла, CO₂ и диодные лазеры каждый предлагают уникальные преимущества. В этом анализе рассматриваются технические характеристики и оптимальные варианты использования для всех трех технологий.

Волоконные лазеры представляют собой лучший выбор для маркировки металла, предлагая превосходную скорость, точность и эксплуатационную эффективность. В этих системах используется волокно, легированное иттербием (Yb), для генерации лазера с длиной волны 1064 нм, который эффективно взаимодействует с металлическими материалами. Технология подходит практически для всех типов металлов, включая:

• Алюминий и анодированный алюминий
• Различные марки стали и нержавеющая сталь
• Магний, свинец, цинк и медные сплавы

Волоконные лазеры поддерживают три основных метода маркировки металла:

• Лазерное травление: Создает высококонтрастные черно-белые маркировки путем изменения микроструктуры поверхности. Белые эффекты возникают в результате диффузного отражения, в то время как черные метки образуются, когда свет попадает в ловушку в структурах поверхности.
• Глубокая гравировка: Удаляет слои материала путем испарения, создавая прочные маркировки, устойчивые к износу и последующей обработке.
• Лазерный отжиг: Генерирует подповерхностные черные метки на черных металлах путем контролируемого окисления, сохраняя исходную текстуру поверхности.

Одна волоконная лазерная система может выполнять все три процесса путем регулировки параметров. Промышленные волоконные лазерные маркеры обычно стоят от 120 000 долларов США, в то время как настольные модели стоят от 5 000 до 25 000 долларов США.

С длиной волны 10,6 мкм, которая плохо поглощается металлами, CO₂ лазерам требуются альтернативные подходы для маркировки металла:

• Удаление покрытия: Селективно абляцирует поверхностные покрытия на анодированном алюминии или нержавеющей стали с порошковым покрытием, создавая контраст без модификации металла.
• Химическая связь: Требует специальных составов для маркировки (например, CerMark), которые связываются с металлическими поверхностями при активации лазером.

CO₂ лазеры превосходно работают в основном с неметаллическими материалами, такими как дерево, акрил и кожа.

Диодные лазеры предлагают доступные решения для маркировки металла (некоторые менее 1000 долларов США) с уменьшенной мощностью и точностью. Основные варианты включают:

• Прямая маркировка: Диоды 1064 нм могут гравировать металлы аналогично волоконным лазерам, с ограничениями по производительности.
• Вспомогательная маркировка: Диоды с более короткой длиной волны (400-500 нм) требуют составов для маркировки, как и CO₂ системы.

Волоконно-оптические диодные лазеры улучшают качество луча для повышения точности маркировки.

Цены на лазерные маркеры для металла варьируются от сотен до сотен тысяч долларов. Одиннадцать критических факторов определяют стоимость системы:

1. Лазерная технология: Волоконные системы требуют премиальной цены, но предлагают превосходную производительность и более низкие эксплуатационные расходы.
2. Мощность лазера: Более высокая мощность обеспечивает более быструю обработку, но увеличивает стоимость оборудования.
3. Функции безопасности: Корпуса класса 1 и системы вытяжки дыма увеличивают стоимость, но снижают риски для безопасности.
4. Системы охлаждения: Усовершенствованное управление тепловым режимом продлевает срок эксплуатации.
5. Оптические компоненты: Высококачественная оптика обеспечивает стабильную работу луча и долговечность.
6. Возможности автоматизации: Роботизированная интеграция и автоматическая загрузка увеличивают пропускную способность.
7. Размеры рабочей области: Большие поля маркировки вмещают более крупные компоненты.
8. Пользовательский интерфейс: Интуитивно понятное управление упрощает работу для неспециалистов.
9. Протоколы связи: Совместимость с промышленной сетью обеспечивает интеграцию с производственной линией.
10. Прочность конструкции: Прочные конструкции выдерживают суровые промышленные условия.
11. Проверка качества: Интегрированные системы машинного зрения подтверждают точность маркировки.

Промышленные системы включают в себя такие функции, как импульсная модуляция для высокоскоростной маркировки, прецизионная оптика, интегрированные системы безопасности и автоматизированная проверка качества для обеспечения стабильных результатов в производственных условиях.