1 Forord
I slutningen af 1970'erne og begyndelsen af 1980'erne dukkede en helt-ny laserapplikationsteknologi-lasermarkeringsteknologi- stille og roligt op på den internationale scene. Lasermarkeringsmaskinen repræsenterer en væsentlig anvendelse af laserbehandlingsprincipper; specifikt bruger den en behandlet laserstråle til at bestråle et materiales overflade. Lysenergien omdannes øjeblikkeligt til termisk energi, hvilket får overfladematerialet til at smelte eller endda fordampe på et øjeblik, hvorved der skabes markeringer sammensat af tekst, mønstre og andre elementer.
2 Anvendelsesområder og fordele ved lasermærkning
I den industrielle sektor er der sket en gradvis overgang fra elektrisk behandling til optisk behandlings æra. Lasermarkeringsmaskiner er meget alsidige og giver fremragende resultater og stabilitet og har derfor fundet udbredt anvendelse på mange områder. De er i stand til at gravere forskellige metalmaterialer-såvel som visse ikke-metalmaterialer-eller skabe permanente, anti-forfalskede markeringer, som er ekstremt svære at kopiere. Faciliteret af computerens input- og outputsystemer og ved hjælp af en galvanometer-scanningsmekanisme opnår disse maskiner hurtige behandlingshastigheder. Deres fuldt lukkede lys-styringssystem demonstrerer stærk tilpasningsevne til forskellige miljøforhold, mens deres modulære interne struktur forenkler vedligeholdelse og servicering; de er særligt velegnede-til integration i "online" produktionsworkflows. Lasermarkeringsmaskiner bruges nu i vid udstrækning til at anvende varemærker, batchnumre, datoer, stregkoder og andre identifikatorer på en bred vifte af produkter, herunder diverse hardwareartikler, metalbeholdere, præcisionsinstrumenter, autokomponenter, elektroniske dele, skæreværktøjer, gaver, ure, VVS-armaturer, brillestel, lynlåse, knapspænder, computernøgler, nøglespænder, computernøgler. Fig. 1 og 2 illustrerer henholdsvis mønstre skabt via lasermarkering på en magnetisk disk og et viskelæder. Ved at gennemgå lasermærkningsbehandling kan produkter højnes i kvalitet og forbedres med hensyn til markedskonkurrenceevne.
Lasermærkning har fordele, der stort set er uovertruffen af traditionelle metoder (såsom kemisk ætsning, elektrisk udladningsbearbejdning, mekanisk gravering og trykning). For det første anvender den numerisk kontrol (NC)-teknologi-eller direkte computerstyring-, hvilket gør det usædvanligt nemt at ændre mærkningsindhold; denne egenskab passer perfekt til den høje-effektivitet og det hurtige-tempo, der stilles til moderne fremstilling. For det andet opnår den udsøgt graveringspræcision ved at bruge en laser som behandlingsmedie, mens den demonstrerer bred kompatibilitet med forskellige materialer, hvilket muliggør skabelsen af meget indviklede og usædvanligt holdbare markeringer på en bred vifte af overflader. Endelig, fordi processen ikke involverer nogen fysisk kontakt eller mekanisk kraft, der udøves på emnet, sikrer den, at den oprindelige præcision og integritet af emnet bevares fuldt ud. Det kan fungere som det sidste trin i produktionsprocessen, og derved eliminere behovet for efter--afmærkning. Dens forarbejdningsmetode er meget fleksibel og i stand til at imødekomme kravene fra både laboratorie--stil, små-batchproduktion og stor-industriel fremstilling. Desuden genererer det ingen forurenende stoffer og forårsager ingen miljøforurening-en faktor af særlig betydning i nutidens verden, hvor miljøbeskyttelse i stigende grad prioriteres. Vigtigst er det, at mærker, der er oprettet ved hjælp af lasermærkningsteknologi, er ekstremt vanskelige at forfalske eller ændre, hvilket giver robuste anti{16}}egenskaber til forfalskning. Siden 1990'erne-drevet af den voksende modenhed af lasermarkeringsteknologi, den kontinuerlige forfining af lasermarkeringsudstyr og markedets dybere forståelse af denne nye teknik-og hovedsageligt på grund af dens tydelige fordele, har lasermarkeringsteknologi vundet stadig mere udbredt anvendelse internationalt. Navnlig, da den berømte amerikanske virksomhed Intel lancerede sin nye generation af computer-CPU-chips-Pentium, Pentium Pro og Pentium MMX-, brugte den lasermarkeringsteknologi til at indskrive markeringer på overfladen af hver enkelt chip.
3 Klassificering af lasermarkeringsmaskiner
Hvordan opnås lasermærkning? Generelt set udføres lasermarkering under computerstyring ved at skabe relativ bevægelse mellem emnet og laserstrålen; dette får laserstrålen til at fjerne de ønskede symboler og mønstre på overfladen af emnet. Teoretisk set, så længe kontrolleret relativ bevægelse kan etableres mellem laseren og emnet, kan lasermarkering realiseres. Derfor har det nuværende område for lasermærkning en bred vifte af lasermærkningsmaskiner.
Baseret på om laserstrålen er stationær eller i bevægelse, kan lasermarkeringsmaskiner groft kategoriseres i to typer: faste-strålesystemer og bevægelige-strålesystemer. Som navnene antyder, involverer førstnævnte en stationær laserstråle med et bevægeligt emne, mens sidstnævnte involverer en bevægelig laserstråle med et stationært emne. Lasermarkeringsmaskiner med faste-stråler bruger typisk et CNC-styret to--dimensionelt arbejdsbord til at manipulere det emne, der markeres. Deres primære fordel er deres relativt lave omkostninger; Deres ulemper er dog lige så tydelige: Langsomme markeringshastigheder, lavere markeringspræcision, vanskeligheder med at markere komplekst indhold såsom fotografier og udfordringen med at integrere dem i online produktionslinjer. Bevægende-strålelasermarkeringsmaskiner kan yderligere opdeles i forskellige typer baseret på den specifikke metode til strålemanipulation; mens hver af dem har sine egne unikke fordele og ulemper, så udkonkurrerer bevægelige-strålesystemer generelt faste-strålesystemer. Blandt bevægelige-strålesystemer skiller den galvanometer-baserede lasermarkeringsmaskine sig ud som et fremragende eksempel. I øjeblikket er det almindeligt anerkendt inden for det internationale lasermarkeringsfællesskab, at det galvanometer-baserede system-takket være dets adskillige iboende fordele-er opstået som det almindelige produkt og betragtes som den endegyldige retning for den fremtidige udvikling af lasermærkningsteknologi blandt de mange forskellige tilgængelige maskiner.
Baseret på den anvendte type lyskilde kan lasermarkeringsmaskiner også klassificeres i YAG lasermarkeringsmaskiner og CO2 lasermarkeringsmaskiner; disse to forskellige lyskilder er velegnede til at markere forskellige typer materialer. På grund af forskelle i bølgelængde er CO2-gaslasermarkeringsmaskiner begrænset til mærkning af ikke-metalliske materialer, hvorimod YAG fast-lasermarkeringsmaskiner er i stand til at mærke både ikke-metalliske og metalliske materialer. De primære forbrugsstoffer til en CO2-gaslasermarkeringsmaskine er gasblandingen eller erstatningslaserrør; derudover er germanium-linser slid--og-komponenter, der har en relativt høj pris. I modsætning hertil er det vigtigste forbrugsmateriale til en YAG-faststoflasermarkeringsmaskine-pumpelampen (pulserende lasere bruger xenonlamper, mens kontinuerlige-bølgelasere bruger kryptonlamper), hvilket er billigt. I de senere år, drevet af et fald i prisen på halvlederlasere, er der dukket en ny type laserteknologi op: halvlederpumpede-laserkrystaller (såsom YAG), som genererer en laserstråle ved en bølgelængde på 1064 nm. Disse systemer er kendetegnet ved en vedligeholdelsesfri- driftslevetid på 10.000 timer, et kompakt fodaftryk og-i modsætning til traditionelle systemer-kræver de ikke en stor-køleinfrastruktur. Daheng Laser (Kina) var en pioner på hjemmemarkedet og udviklede med succes den første halvleder-pumpede YVO4 lasermarkeringsmaskine; denne teknologi har nået en avanceret international standard og er siden blevet et standardiseret, etableret produkt.
4 Udvalg af lasermarkeringsmaskiner
Lasermarkeringssystemer bruger laserenergi til at skabe mærker på et underlag; de faktiske frembragte effekter kan imidlertid variere drastisk, afhængigt af faktorer såsom typen af anvendt laser og substratmaterialets iboende egenskaber. For eksempel skaber kontinuerlige-bølge-CO2-lasere typisk mærker gennem overfladeablation (ætsning); pulserende transversalt exciterede atmosfæriske -tryk (TEA) gaslasere opnår mærkning gennem karbonisering; excimer-lasere er afhængige af fotokemiske reaktioner; mens Nd:YAG-lasere bruger termokemiske reaktionsmetoder.
Hver specifik applikation præsenterer et unikt sæt præstationskrav; valget af et lasersystem kan derfor ikke foretages vilkårligt. For designere af lasermarkeringssystemer ligger den kritiske udfordring i at vælge den mest passende laserbølgelængde og optiske konfiguration for et givet substratmateriale for at sikre oprettelsen af et ideelt-kvalitetsmærke. Nøglen til vellykket lasermærkning ligger i den strenge anvendelse af "6-Sigma"-metoden. For eksempel, i forbindelse med plastmærkning, skal designere grundigt analysere både materialets kemiske sammensætning og dets støbeproces for at sikre ensartet spredning af additiver og for at lette den omfattende integration af kvalitetskontrolteknologier - såsom machine vision-systemer.
Beam-styrbare Nd:YAG- og CO2-lasersystemer forbliver til dato de mest ideelle løsninger til lasermarkeringsapplikationer. En illustration af den fysiske konfiguration af en Nd:YAG lasermarkeringsmaskine kan findes i figur 3. Et typisk system anvender et par scanningsspejle til at styre laserstrålen og dirigerer den gennem et objektivlinsesystem for at fokusere præcist på måloverfladen; disse spejle udfører deres scanningsbevægelser i nøje overensstemmelse med kommandoer udstedt af kontrolcomputeren. Andre lasere-såsom pulserende transversalt exciterede atmosfæriske-trykgaslasere-anvender maskemærkning, mens CO2-laserpunkt--matrixmærkningssystemer også har en plads i mærkningsindustrien.
