Всичко, което трябва да знаете за лазерните маркиращи машини за метал и пластмаса

Виждали сте тези трайни, отчетливи маркировки върху всичко - от хирургически инструменти до калъфи за смартфони. Те не избледняват, не се надраскват и не се износват. Това е лазерното маркиране в действие и е далеч по-достъпно, отколкото повечето производители си мислят.

Подходящата машина за лазерно маркиране може да намали производствените ви разходи с 60% в сравнение с традиционните методи. Но ето уловката: ако изберете грешен метод, ще похарчите десетки хиляди за оборудване, което не може да обработва вашите материали. Разбиваме всичко, което трябва да знаете.

Как работи лазерното маркиране върху различни материали

Лазерното маркиране изгаря, топи или химически променя повърхността на материала, за да създаде трайни следи. Процесът звучи просто, но не е.

Различните материали реагират на лазерната енергия по коренно различни начини. Металите абсорбират топлина и окисляват , създавайки контрастни следи чрез промени в цвета или повърхностно ецване. Представете си го като контролирано ръждясване с микроскопични скорости. Пластмасите, от друга страна, работят чрез процес, наречен разпенване или карбонизация, при който лазерната енергия разкъсва молекулярните връзки и променя структурата на материала.

Истинската магия се случва на ниво дължина на вълната.

Маркирането на метал използва машина за маркиране с фибролазер (обикновено с дължина на вълната 1064 nm), която металите абсорбират ефективно. Лазерният лъч нагрява повърхността, причинявайки окисляване или отгряване, което създава тъмни следи върху леки метали или светли следи върху тъмни метали. Неръждаемата стомана почернява. Алуминият остава бял или сив. Дълбочината рядко надвишава 0,001 инча, но следата остава завинаги.

Маркирането на пластмаси изисква различен подход. Машината за маркиране с CO2 лазер (дължина на вълната 10 600 nm) работи най-добре за повечето пластмаси, защото тази дължина на вълната се абсорбира от органичните материали. Лазерът създава контраст чрез:

● Образуване на пяна - Под повърхността се образуват газови мехурчета, създавайки по-светли следи

● Карбонизация - Материалът леко гори, оставяйки по-тъмни следи

● Промяна на цвета - Някои пластмаси променят цвета си без увреждане на повърхността

Тук е важно съставът на материала. ABS се разпенва красиво, създавайки релефни бели следи. Поликарбонатът се карбонизира, потъмнявайки. Акрилът може да прави и двете, в зависимост от вашите настройки.

Някои пластмаси съдържат добавки, специално разработени да реагират с лазери. Тези „чувствителни към лазер“ материали маркират чисто при по-ниски настройки на мощността, намалявайки времето за производство с до 40%.

Видове машини за лазерно маркиране

Три основни вида лазери доминират в индустрията за маркиране. Всеки от тях има силни страни, които го правят идеален за специфични материали и приложения.

Машините за маркиране с фибърен лазер управляват света на маркирането на метали. Те генерират лъч с дължина на вълната 1064 nm през оптично влакно, легирано с редкоземни елементи като итербий. Тези машини маркират металите по-бързо и по-дълбоко от всяка друга алтернатива. Ще ги намерите в автомобилни заводи, аерокосмически съоръжения и производители на медицински изделия.

Предимствата се натрупват бързо. Машините за маркиране с фибърен лазер не изискват почти никаква поддръжка (няма огледала за подравняване, няма газове за презареждане), консумират по-малко енергия от по-старите технологии и нанасят маркировки за милисекунди. Качеството на лъча им остава постоянно в продължение на над 100 000 часа работа.

Машината за маркиране с CO2 лазер работи с пластмасови и органични материали. Тези машини произвеждат дължина на вълната от 10 600 nm чрез възбуждане на CO2 газ с електрически разряд. По-дългата дължина на вълната се абсорбира лесно от пластмаси, дърво, кожа, стъкло и гума.

CO2 системите са отлични при маркиране на опаковки, създаване на детайлна графика върху акрилни дисплеи и гравиране на дървени продукти. Лъчът създава чисти, отчетливи маркировки без термичното напрежение, което уврежда чувствителните към топлина пластмаси.

UV лазерните маркиращи машини поемат по съвсем различен път. Работейки на дължина на вълната от 355 nm, тези системи за „студено маркиране“ разкъсват молекулярните връзки чрез фотохимични реакции, а не чрез топлина. Това ги прави предпочитан избор за маркиране:

● Деликатна електроника и печатни платки

● Медицински силикон и катетри

● Фармацевтични опаковки, които не издържат на топлина

● Стъклени флакони и ампули

LEAD TECH 10W UV лазерна маркираща машина

LEAD TECH 5W UV лазерна маркираща машина

Приложения в различни производствени индустрии

Лазерните маркиращи машини се появяват навсякъде, където трайната идентификация е от значение. Но някои индустрии зависят от тях повече от други.

Производителите на автомобили маркират всичко - от блокове на двигатели до кабелни снопове. VIN номера, номера на части, партидни кодове и данни за проследяване се гравират върху компоненти, които издържат десетилетия на топлина, вибрации и химическо въздействие. Маркировките трябва да издържат над самото превозно средство. Традиционните етикети се провалят. Лазерните маркировки не са.

Компаниите за медицински изделия са изправени пред още по-строги изисквания. FDA (Агенцията за контрол на храните и лекарствата) изисква уникална идентификация на устройството (UDI) за хирургически инструменти, импланти и диагностично оборудване. Лазерното маркиране създава биосъвместими маркировки върху титаниеви импланти, хирургически инструменти от неръждаема стомана и полимерни катетри, без да се прави компромис със стерилността или безопасността на пациента.

Производството на електроника разчита на UV лазерни системи за маркиране на печатни платки, микрочипове и компоненти на смартфони. Тези маркировки са с размери по-малки от зрънце сол, но остават четливи под увеличение. Кодовете с матрица данни проследяват компонентите по време на сглобяване, тестване и полеви сервиз.

Аерокосмическият сектор тласка лазерното маркиране до крайни граници. Частите, маркирани днес, може би все още ще летят през 2075 г. Маркировките трябва да оцелеят:

● Температурните колебания са от -60°F до 400°F

● Корозивно гориво и хидравлични течности

● Интензивни вибрации и G-сили

● UV радиация на голяма надморска височина

Опаковъчните операции използват CO2 лазерни маркиращи машини за високоскоростно кодиране на дати върху бутилки, кутии и гъвкави фолиа. Линии, работещи с 600 единици в минута, се маркират с партидни номера и дати на годност, които не се размазват, избледняват или отмиват.

Марките за потребителски стоки поставят лазерно лога върху продуктите си, както като мярка за брандиране, така и като мярка за борба с фалшифицирането. Трайността прави фалшифицирането почти невъзможно.

Лазерно маркиране срещу други методи за маркиране

Производителите имат опции освен лазерите. Но алтернативите идват с компромиси, които бързо се натрупват.

Точковото маркиране използва карбиднa или диамантена игла, която удря повърхността хиляди пъти в секунда, създавайки следи чрез физическо вдлъбване. Процесът работи добре върху дебели метали, където дълбочината е по-важна от естетиката. Машините за точково маркиране струват по-малко първоначално и маркират по-дълбоко от лазерите.

Недостатъците са сериозни. Стилусите се износват на всеки няколко месеца, което изисква подмяна и повторно калибриране. Ударът създава шум (често над 80 децибела), пукнатини от напрежение в тънки материали и груби следи, които не могат да се сравнят с лазерната прецизност. Не можете да точково пробиете пластмаси, без да ги напукате.

Мастилено-струйният печат пръска течно или UV-втвърдено мастило върху повърхности. Бързо. Евтино за маркировка. Идеално за картонени кутии и временни етикети.

Петната се изтриват. Разтворителите ги разтварят. UV светлината ги избледнява. Всяко приложение, изискващо трайност, незабавно изключва мастилено-струйния печат.

Химическото ецване създава следи чрез излагане на маскирани повърхности на киселинни или алкални разтвори. Процесът осигурява гладки, дълбоки следи върху метали, но изисква:

● Работа с опасни химикали и тяхното изхвърляне

● Няколко стъпки на процеса (маскиране, ецване, почистване)

● По-дълги цикли (минути спрямо секунди)

● Квалифицирани оператори, които разбират химията

Екологичните разпоредби правят химическото ецване все по-скъпо и правно сложно.

Механичното гравиране реже в материали с въртящи се инструменти. Следите са завинаги и изглеждат остри. Но гравиращите машини изискват редовна смяна на битовете, не могат лесно да маркират извити повърхности и се затрудняват с материали по-трудно от самия режещ инструмент.

Технически спецификации, които наистина имат значение

Номиналните стойности на мощността получават цялото внимание. Не би трябвало.

Мощността на лазера (измерена във ватове) влияе върху скоростта на маркиране, а не върху качеството на маркиране. 20W фибърен лазер маркира по-бавно от 50W модел, но и двата създават идентични маркировки върху един и същ материал. Разликата се проявява в производителността, а не в трайността.

Качеството на лъча е много по-важно, отколкото повечето купувачи осъзнават. Стойността M² (произнася се „M-квадрат“) измерва колко плътно се фокусира лазерът. По-ниските числа означават по-остър фокус и по-фини детайли. M² от 1,0 представлява перфектен Гаусов лъч. Всичко под 1,5 осигурява отлична разделителна способност на маркирането.

Лошото качество на лъча създава размазани ръбове и неравномерна дълбочина.

Скоростта на маркиране се измерва в символи в секунда или милиметри в секунда, в зависимост от приложението. Машините за маркиране с фибърен лазер обикновено маркират със 7000-10 000 мм/секунда. CO2 системите работят по-бавно с 2000-5000 мм/секунда. UV лазерните маркировъчни машини се движат сравнително бързо с 500-2000 мм/секунда.

Но чистата скорост не означава нищо без контекст. Система, маркираща 200 части в минута, звучи впечатляващо, докато не осъзнаете, че вашата производствена линия се нуждае от 400.

Работната област определя максималния размер на обекта, който можете да маркирате без препозициониране. Често срещани размери включват:

● Малък формат: 100 мм x 100 мм (4" x 4")

● Среден формат: 200 мм x 200 мм (8" x 8")

● Голям формат: 300 мм x 300 мм (12" x 12")

По-големите работни площи струват повече и често жертват фокусната прецизност по краищата. Съобразете площта с действителните размери на вашите детайли, вместо да купувате излишен капацитет.

Фокусната дълбочина определя колко вертикални вариации толерира лазерът, като същевременно се запази качеството на маркировката. Малките дълбочини (1-2 мм) изискват плоски повърхности. Дълбоките фокусни диапазони (10 мм+) позволяват обработка на извити или неправилни части без необходимост от регулиране на фокуса.

Вземане на правилното решение за маркиране

Лазерните маркиращи машини осигуряват трайна идентификация, която е устойчива на традиционните методи. Технологията работи. Маркировките са трайни. Тежестта на поддръжката намалява почти до нула.

Вашият избор се свежда до материалите. Машина за маркиране с фибърен лазер за метали . CO2 системи за пластмаси и органични материали. UV лазерни маркировъчни машини, когато не може да се получи термично увреждане.

Съобразете спецификациите с реалните си производствени нужди, а не с теоретичните максимуми. 30W фибърен лазер, маркиращ 150 части на час, е по-добър от 50W система, която е в покой наполовина за по-малко от това време. Работната площ има значение само ако частите ви действително я запълват. Фокусната дълбочина става критична при маркиране на извити повърхности или подредени компоненти.

Разликата в първоначалните разходи между типовете лазери се свива, когато се изчисли общият период на собственост за пет години. Фибролазерите елиминират консумативите. CO2 системите изискват зареждане с газ и смяна на огледала. UV лазерите изискват периодична смяна на диодната помпа.

Започнете с тестване на реалните части. Повечето доставчици на лазерно маркиране правят пробни маркировки, преди да се ангажирате. Ще видите точно как реагират вашите материали, кои настройки работят най-добре и дали системата отговаря на вашите изисквания за скорост.

Готови ли сте да видите лазерното маркиране в действие? Разгледайте реалните приложения и възможностите на системата на   Уебсайтът на LeadTech . Вашите предизвикателства, свързани с маркирането, вече имат решения, които работят за производители, изправени пред същите изисквания.