Máy khắc laser là gì?
Đánh dấu bằng laser là phương pháp dán nhãn nhiều loại vật thể khác nhau bằng tia laser. Nguyên lý của phương pháp đánh dấu bằng tia laser là chùm tia laser bằng cách nào đó làm thay đổi hình dạng quang học của bề mặt mà nó chiếu tới. Điều này có thể xảy ra thông qua nhiều cơ chế khác nhau:
1. Cắt bỏ vật liệu (khắc laser); đôi khi loại bỏ một số lớp bề mặt có màu.
2. Làm nóng chảy kim loại, do đó làm thay đổi cấu trúc bề mặt.
3. Cháy nhẹ (cacbon hóa) ví dụ như giấy, bìa cứng, gỗ hoặc polyme.
4. Chuyển đổi (ví dụ tẩy trắng) các sắc tố (phụ gia laser công nghiệp) trong vật liệu nhựa.
5. Sự giãn nở của polyme, ví dụ nếu một số chất phụ gia bị bay hơi.
6. Tạo ra các cấu trúc bề mặt như bong bóng nhỏ.
Bằng cách quét chùm tia laser (ví dụ với 2 gương di chuyển), có thể nhanh chóng viết các chữ cái, ký hiệu, mã vạch và đồ họa khác, bằng cách sử dụng quét vector hoặc quét raster. Một phương pháp khác là sử dụng mặt nạ được chụp ảnh trên phôi (đánh dấu chiếu, đánh dấu mặt nạ). Phương pháp này đơn giản và nhanh hơn (có thể áp dụng ngay cả với phôi di chuyển) nhưng kém linh hoạt hơn so với quét.
"Đánh dấu bằng laser" là đánh dấu hoặc dán nhãn các chi tiết và vật liệu bằng chùm tia laser. Về vấn đề này, các quy trình khác nhau được phân biệt, chẳng hạn như khắc, loại bỏ, nhuộm, ủ và tạo bọt. Tùy thuộc vào vật liệu và yêu cầu chất lượng, mỗi quy trình này có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Máy khắc laser hoạt động như thế nào?
Cơ bản về công nghệ laser
Tất cả các loại laser đều bao gồm 3 thành phần:
1. Nguồn bơm bên ngoài.
2. Môi trường laser hoạt động.
3. Bộ cộng hưởng.
Nguồn bơm dẫn năng lượng bên ngoài tới tia laser.
Môi trường laser hoạt động nằm ở bên trong laser. Tùy thuộc vào thiết kế, môi trường laser có thể bao gồm hỗn hợp khí (CO2 laser), của một khối tinh thể (laser YAG) hoặc sợi thủy tinh (laser sợi). Khi năng lượng được đưa vào môi trường laser thông qua máy bơm, nó phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ.
Môi trường laser hoạt động nằm giữa 2 gương, "bộ cộng hưởng". Một trong những gương này là gương một chiều. Bức xạ của môi trường laser hoạt động được khuếch đại trong bộ cộng hưởng. Đồng thời, chỉ một bức xạ nhất định có thể rời khỏi bộ cộng hưởng qua gương một chiều. Bức xạ bó này là bức xạ laser.
Lợi ích của máy khắc laser
Đánh dấu độ chính xác cao với chất lượng không đổi
Nhờ độ chính xác cao của đánh dấu bằng laser, ngay cả đồ họa rất tinh tế, phông chữ 1 điểm và hình học rất nhỏ cũng sẽ trở nên rõ ràng và dễ đọc. Đồng thời, đánh dấu bằng laser đảm bảo kết quả chất lượng cao liên tục.
Tốc độ đánh dấu cao
Đánh dấu bằng laser là một trong những quy trình đánh dấu nhanh nhất hiện có trên thị trường. Điều này mang lại năng suất cao và lợi ích về chi phí trong quá trình sản xuất. Tùy thuộc vào cấu trúc và kích thước vật liệu, có thể sử dụng các nguồn laser khác nhau (ví dụ: laser sợi quang) hoặc máy laser (ví dụ: laser galvo) để tăng tốc độ hơn nữa.
Đánh dấu bền
Khắc laser là vĩnh viễn và đồng thời chống mài mòn, nhiệt và axit. Tùy thuộc vào cài đặt thông số laser, một số vật liệu nhất định cũng có thể được khắc mà không làm hỏng bề mặt.
Ứng dụng máy khắc laser
Máy khắc laser có rất nhiều ứng dụng đa dạng:
1. Thêm số hiệu sản phẩm, ngày “sử dụng trước” và những thông tin tương tự trên bao bì thực phẩm, chai lọ, v.v.
2. Thêm thông tin có thể theo dõi để kiểm soát chất lượng.
3. Đánh dấu bảng mạch in (PCB), linh kiện điện tử và cáp.
4. In logo, mã vạch và các thông tin khác trên sản phẩm.
So với các công nghệ đánh dấu khác như in phun và đánh dấu cơ học, đánh dấu laser có một số ưu điểm như tốc độ xử lý rất cao, chi phí vận hành thấp (không sử dụng vật tư tiêu hao), chất lượng và độ bền cao ổn định của kết quả, tránh nhiễm bẩn, khả năng viết các đặc điểm rất nhỏ và tính linh hoạt rất cao trong tự động hóa.
Vật liệu nhựa, gỗ, bìa cứng, giấy, da và acrylic thường được đánh dấu bằng công suất tương đối thấp CO2 laser. Đối với bề mặt kim loại, các laser này ít phù hợp hơn do độ hấp thụ nhỏ ở bước sóng dài của chúng (khoảng 10 μm); các bước sóng laser ví dụ trong vùng 1 μm, như có thể thu được ví dụ với laser Nd:YAG được bơm bằng đèn hoặc diode (thường là chuyển mạch Q) hoặc với laser sợi quang, phù hợp hơn. Công suất laser thông thường được sử dụng để đánh dấu có thứ tự từ 10 đến 100 W. Các bước sóng ngắn hơn như 532 nm, chẳng hạn như thu được bằng cách nhân đôi tần số của laser YAG, có thể có lợi, nhưng các nguồn như vậy không phải lúc nào cũng cạnh tranh về mặt kinh tế. Đối với việc đánh dấu các kim loại như vàng, có độ hấp thụ quá thấp trong vùng quang phổ 1 μm, các bước sóng laser ngắn là điều cần thiết.
Kim loại
Thép không gỉ, nhôm, vàng, bạc, titan, đồng, bạch kim hoặc đồng
Laser đã phục vụ tốt trong nhiều năm, đặc biệt là khi nói đến khắc laser và đánh dấu kim loại bằng laser. Không chỉ kim loại mềm, chẳng hạn như nhôm mà cả thép hoặc hợp kim rất cứng cũng có thể được đánh dấu chính xác, rõ ràng và nhanh chóng bằng laser. Với một số kim loại nhất định, chẳng hạn như hợp kim thép, thậm chí có thể thực hiện các dấu hiệu chống ăn mòn mà không làm hỏng cấu trúc bề mặt bằng cách sử dụng dấu hiệu ủ. Các sản phẩm làm bằng kim loại được đánh dấu bằng laser trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Nhựa
Polycarbonate (PC), Polyamide (PA), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), Polyimide (PI), Polystyrene (PS), Polymethylmetacrylate (PMMA), Polyester (PES)
Nhựa có thể được đánh dấu hoặc khắc bằng laser theo nhiều cách khác nhau. Với laser sợi quang, bạn có thể đánh dấu nhiều loại nhựa khác nhau được sử dụng trong thương mại, chẳng hạn như polycarbonate, ABS, polyamide và nhiều loại khác nữa với lớp hoàn thiện vĩnh viễn, nhanh chóng và chất lượng cao. Nhờ thời gian thiết lập thấp và tính linh hoạt mà laser đánh dấu mang lại, bạn có thể đánh dấu ngay cả những lô hàng nhỏ một cách tiết kiệm.
Nguyên liệu hưu cơ
Vật liệu hữu cơ cần các giải pháp đặc biệt để cung cấp cho chúng các dấu hiệu vĩnh viễn với đường viền rõ ràng. Các chuyên gia của chúng tôi phát triển Hệ thống đánh dấu bằng laser đáp ứng hoàn hảo yêu cầu này. Các hệ thống có cường độ có thể được kiểm soát để giữ cho nhiệt lượng tỏa ra trong giới hạn mong muốn.
Thủy tinh và gốm sứ
Vật liệu như thủy tinh và gốm sứ đặt ra những yêu cầu khắt khe đối với khách hàng của chúng tôi và các ngành công nghiệp mà họ hoạt động. Vì mục đích này, STYLECNC đã phát triển một công nghệ có khả năng áp dụng các dấu hiệu có độ tương phản cao, không bị nứt trên kính.
Các quy trình khác nhau của máy khắc laser
Đánh dấu ủ
Đánh dấu ủ là một loại khắc laser đặc biệt cho kim loại. Hiệu ứng nhiệt của chùm tia laser gây ra quá trình oxy hóa bên dưới bề mặt vật liệu, dẫn đến sự thay đổi màu sắc trên bề mặt kim loại.
Trong quá trình khắc laser, bề mặt phôi được làm nóng chảy và bốc hơi bằng laser. Do đó, chùm tia laser loại bỏ vật liệu. Ấn tượng được tạo ra như vậy trên bề mặt là bản khắc.
Loại bỏ
Trong quá trình loại bỏ, chùm tia laser loại bỏ lớp phủ trên cùng được áp dụng cho chất nền. Một sự tương phản được tạo ra do các màu sắc khác nhau của lớp phủ trên cùng và chất nền. Các vật liệu phổ biến được đánh dấu bằng laser bằng cách loại bỏ vật liệu bao gồm nhôm anodized, kim loại tráng, lá và màng, hoặc tấm ép.
Tạo bọt
Trong quá trình tạo bọt, chùm tia laser làm tan chảy vật liệu. Trong quá trình này, các bong bóng khí được tạo ra trong vật liệu, phản xạ ánh sáng khuếch tán. Do đó, dấu hiệu sẽ sáng hơn các khu vực chưa được khắc. Loại đánh dấu bằng laser này chủ yếu được sử dụng cho nhựa tối màu.
Cacbon hóa
Carbon hóa tạo ra độ tương phản mạnh trên bề mặt sáng. Trong quá trình carbon hóa, tia laser làm nóng bề mặt vật liệu (tối thiểu 100° C) và oxy, hydro hoặc sự kết hợp của cả hai loại khí được phát ra. Những gì còn lại là một vùng tối với nồng độ carbon cao hơn.
Có thể sử dụng cacbon hóa cho polyme hoặc polyme sinh học như gỗ hoặc da. Vì cacbon hóa luôn tạo ra các vết tối màu nên độ tương phản trên các vật liệu tối màu sẽ khá tối thiểu.
Khắc màu là một quá trình đánh dấu sử dụng nguồn laser sợi MOPA để đánh dấu màu trên bề mặt kim loại như thép không gỉ, titan, v.v. MOPA đề cập đến cấu hình bao gồm một tia laser chính (hoặc tia laser hạt giống) và một bộ khuếch đại quang học để tăng công suất đầu ra.
3D Đánh dấu
3D hệ thống đánh dấu laser là thông qua phần mềm điều khiển ống kính chùm tia quang học mở rộng theo hướng trục quang chuyển động qua lại tốc độ cao, điều chỉnh động tiêu cự của chùm tia laser, làm cho điểm hội tụ ở các vị trí khác nhau trên bề mặt phôi giữ đồng đều, để thực hiện 3D bề mặt, độ chính xác bề mặt của quá trình xử lý bằng laser.
