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        2. 激光打標機詳解

          文章出處:本站    人氣:2189    發表時間:2020-08-26 13:44:31

          激光打標機詳解


          激光打標機(laser marking machine)是用激光束在各種不同的物質表面打上長久的標記。打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物質,從而刻出精美的圖案、商標和文字,激光打標機主要分為,CO2激光打標機,半導體激光打標機、光纖激光打標機和YAG激光打標機,目前激光打標機主要應用于一些要求更精細、精度更高的場合。應用于電子元器件、集成電路(IC)、電工電器、手機通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材。

          基本信息

          中文名稱

          激光打標機行業

          行業

          制造業

          外文名稱

          laser marking machine

          類型

          機械類

          類別

          打標機

          應用

          電子、電器、五金、手機等

          產地

          中guo

          所屬

          機構

          目錄

          1說明

          2原理

          3特點

          4應用范圍

          5分類

          6組成結構

           

           






          說明


          激光打標機是用激光束在各種不同的物質表面打上長久的標記。打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物質,從而刻出精美的圖案、商標和文字,激光打標機主要分為,CO2激光打標機,半導體激光打標機、光纖激光打標機和YAG激光打標機,目前激光打標機主要應用于一些要求更精細、精度更高的場合。應用于電子元器件、集成電路(IC)、電工電器、手機通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材。

           

          原理

          激光打標是用激光束在各種不同的物質表面打上長久的標記。打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物質,或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化而"刻"出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質,顯出所需刻蝕的圖案、文字。

          特點

          公認的原理是兩種:

          “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,在照射區域內產生熱激發過程,從而使材料表面(或涂層)溫度上升,產生變態、熔融、燒蝕、蒸發等現象。

          “冷加工”具有很高負荷能量的(紫外)光子,能夠打斷材料(特別是有ji材料)或周圍介質內的化學鍵,至使材料發生非熱過程破壞。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,而是不產生"熱損傷"副作用的、打斷化學鍵的冷剝離,因而對被加工表面的里層和附近區域不產生加熱或熱變形等作用。例如,電子工業中使用準分子激光器在基底材料上沉積化學物質薄膜,在半導體基片上開出狹窄的槽。

          不同標記方法的比較

          與噴墨打標法相比,激光打標刻槽)的優越性在于:應用范圍廣,多種物質(金屬、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等)均可打上長久的高質量標記。對工件表面無作用力,不產生機械變形,對物質表面不產生腐蝕(見下表)

          其它標記技術的比較

          打標工藝 速度 性能 圖象文字變更

          激光打標 快 好 不易變更

          激光掩模打標 快 較好 不易變更

          化學腐蝕 較快 好 不易變更

          照相腐蝕 較快 好 不易變更

          噴墨打印 快 較差 易于變更

          機械壓痕 快 較差 不易變更

          熔模 快 好 不易變更

          氣動沖針 中速 較好 易于變更

          應用范圍

          可雕刻多種非金屬材料。 用于服裝輔料、醫藥包裝、酒類包裝、建筑陶瓷、飲料包裝、織物切割、橡膠制品、外殼銘牌、工藝禮品、電子元件、皮革等行業。

          ●可雕刻金屬及多種非金屬材料。更適合應用于一些要求精細、精度高的產品加工。

          ●應用于電子元器件、集成電路(IC)、電工電器、手機通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材、醫療器械等行業。

          ●適用材料包括:普通金屬及合金(鐵、銅、鋁、鎂、鋅等全數金屬),稀有金屬及合金(金、銀、鈦),金屬氧化物(各種金屬氧化物均可),特殊表面處理(磷化、鋁陽ji化、電鍍表面),ABS料(電器用品外殼,日用品),油墨(透光按鍵、印刷制品),環氧樹脂(電子元件的封裝、絕緣層)。

          分類

          激光打標機按照激光器不同可分為:CO2激光打標機,半導體激光打標機,YAG激光打標機,光纖激光打標機。按照激光可見度不同分為:紫外激光打標機、綠激光打標機、紅外激光打標機)、按照激光波長的不同可分為:深紫外激光打標機( 200 nm以下 )、紫外激光打標機(355nm)、綠激光打標機( 532nm )、燈泵YAG激光打標機(1064nm)、半導體側泵YAG激光打標機、半導體端泵YAG激光打標機(1064nm )、光纖激光打標機(1064nm)、CO2激光打標機(10.64um)。

          光纖激光打標機

          光纖激光打標機原理:光纖激光打標機是利用激光束在各種不同的物質表面打上長久的標記。打標的效應是通過表層物 質的蒸發露出深層物質,或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化而"刻"出痕跡,或者是通過光能燒掉部分物質,顯出所需刻蝕的圖案、文字、條形碼等各類 圖形。所謂光纖激光打標機是指該款打標機使用的是光纖激光器,光纖激光器具有體積?。o水冷裝置,使用風冷)、光束質量好(基模)、免維護等特點。

          光纖激光打標機主要組成:光纖激光打標機主要由光纖激光器、高速掃描振鏡、打標軟件、工控電腦和電控機柜等部件組成。其中光纖激光器為主要重要部件。

          光纖激光打標機優點:光纖激光打標機為當今國際上起首jin激光標記設備,具有光束質量好,體積小、速度快、工作壽命長、安裝靈活方便以及免維護等特點。廣 泛用于集成電路芯片、電腦配件、工業軸承、鐘表、電子及通訊產品、航天航空器件、各種汽車零件、家電、五金工具、模具、電線電纜、食品包裝、首飾、煙草以 及軍用事等眾多領域圖形和文字的標記,以及大批量生產線作業。[1]

          CO2激光打標機

          CO2激光打標機原理:CO2激光打標機即二氧化碳激光打標機(CO2就是二氧化碳)。是利用CO2氣體為工作介質的激光振鏡打標機。CO2激光打標機是CO2激光器以 CO2氣體為介質,將CO2和其他輔助氣體充入放電管在電ji上加高壓,放電管中產生輝光放電,使氣體釋放出波長為10.64um激光,將激光能量放大后, 經振鏡掃描和F-Theta鏡聚焦后,在電腦和激光打標控制卡的控制下,可在工件上根據用戶的要求進行圖像、文字、數字、線條的標刻。

          CO2激光打標機組成:CO2激光打標機主要由CO2激光器、10.64場鏡、10.64擴束鏡、CO2激光電源、掃描振鏡、控制電腦、激光控制卡、激光控制軟件、激光機機架、激光循環水系統、電路控制系統等部件組成。

          CO2激光打標機主要特點:使用二氧化碳激光器,屬通用機型,后聚焦方式,體積小,集成化程度高。該機適用絕大數非金屬材料打標,如,紙質包裝、塑料制品、非金屬標簽、皮革布料、玻璃陶瓷、樹脂塑膠、竹木制品、PCB板等。CO2激光器是遠紅外光頻段波長為10.64um的氣體激光器,采用 CO2氣體充入放電管作為產生激光的介質,當在電ji上加高電壓,放電管中產生輝光放電,就可使氣體分子釋放出激光,將激光能量放大后就形成對材料加工的激 光束。

          半導體激光打標機

          半導體激光打標機的原理:半導體激光泵浦全固態激光器(DPSSL)進行激光打標的工作原理 是利用大功率半導體量子阱激光器代替氣體燈泵浦固態晶體為增益介質激光諧振腔,使之產生新波長的激光,在利用晶體備頻混頻交應產生SHG、THG等波長的 激光。通過設計建立了從來料復驗、部裝生產、過程檢查、總裝調試到成品總檢的整個激光打標工藝流程、操作規程和質量標準。

          半導體激光打 標機組成:主要由四個系統組成:光路系統,電路系統,水路系統及控制系統。光路系統主要是由紅光、全反、半反、模塊、Q、場鏡、擴束鏡、掃描等組成。電路 系統主要是由控制電路(控制箱)、激光電源、Q電源、掃描電源組成??刂葡到y則主要是由掃描振鏡、電腦、控制軟件(板卡)等組成。水路系統主要由水箱、水 管組成,形成一個循環的水路。

          半導體激光打標機優點:激光光束模式好,電光轉換效率高,耗電少,免維護;有些光電量測廠商把量測設備中 激光的光源由最初的He-Ne激光改成二ji管激光,以取得最jia的機器壽命(He-Ne激光壽命一般為10^4HR,而二ji管激光壽命為10^5HR,相差 十倍),特別適合現場長時間的操作;瞬間即可達到開關的作用,適宜通信用途。并且半導體激光打標機一開機很快便穩定下來,又很合適用電路調制其輸出,比如 可使用脈波調制法量測距離(而He-Ne激光打標機必xu開機三十分鐘后才穩定下來,這點是萬萬比不上半導體激光打標機了);利用周期表中的Ⅲ/V族,例如 砷化鎵等化合物可制成二ji管激光,當電流通過pn界面時,將因化合物的不同而發出各種可見激光及不可見激光。半導體激光只要改變組合元素的比例,便可改變 不同的能量間隔,不同的能量間隔,提供了不同的輸出波長,由于具有紅外線及紅色波長,在通信及量測上很容易與各種傳感器配合而得到很廣泛的用途;操作簡單 方便,打標質量精度高;機械性質方面:結構緊湊、堅固、體積小的優點。

          YAG激光打標機

          YAG激光打標機系列機型的中具有最gao的性價比的高端產品--半導體激光打標機。在最近幾年隨著制造成本的降低已替代燈泵浦激光打標機成為激光加工用戶們的采購首xuan機型,采用半導體激光打標機,可以大大節省后期維護中的耗電和耗材的費用,獲得更好的激光標記效果,并可提高設備可靠性,大大降低維護量。

          半導體激光打標機優點:

          1.省燈:半導體二ji管的壽命長達10000小時,以每天工作八小時計算,可長達三年無須更換耗材,而氪燈的壽命只有幾百小時,因此半導體激光打標機可稱為免維護系統。

          2.省電:半導體激光打標機的功耗只有2KW左右,而燈泵浦激光打標機需要6KW左右,即半導體激光打標機每小時可以省電4度,按工業用電每小時一度電一元計算,同樣工作一小時,半導體激光打標機每工作一小時要比燈泵浦激光打標機省4元錢電費。

          3.標記效果更好:半導體泵浦產生的激光的單色性更好,激光的模式更佳,激光聚焦后的光點更小,能量更集中,能取得更好的標記效果,因此半導體激光打標機可以做出燈泵浦激光打標機無法達到的工藝效果。

          4.免維護:燈泵浦激光打標機需要經常更換氪燈,每次換燈還要重新調試光路。而半導體激光打標機免維護,大大增加了設備的穩定可靠性,降低了日常維護的工作量。

          5.其他未準確計算的節約:燈泵浦激光標記機體積龐大,運行噪音較大,同時龐大的冷水機會產生更多的熱量,尤其在南方夏季,環境氣溫較高,這些多余的熱量會使工人的工作環境更惡劣,或者需要更多的空調系統來調節工作環境的溫度,增大了生產成本。

          組成結構

          激光電源

          光纖激光打標機激光電源是為光纖激光器提供動力的裝置,其輸入電壓為AC220V的交流電。安裝于打標機控制盒內。

          光纖激光器

          光纖激光打標機采用優質脈沖式光纖激光器,其輸出激光模式好使用壽命長,被設計安裝于打標機機殼內。

          振鏡掃描系統

          振鏡掃描系統是由光學掃描器和伺服控制二部分組成。整個系統采用新技術、新材料、新工藝、新工作原理設計和制造。

          光學掃描器采用動磁式偏轉工作方式的伺服電機。具有掃描角度大、峰值力矩大、負載慣量大、機電時間常數小、工作速度快、穩定可靠等優點。精密軸承消隙機構提供了超底軸向和徑向跳動誤差;“電子扭力棒”取代傳統彈性材料扭力棒,大大提高了使用壽命和長期工作的可靠性;任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗,又減少了激光打標機器件的發熱效應,省卻了恒溫裝置;先jin的高穩定性精密位置檢測傳感技術提供高線性度、高分辨率、高重復性、低漂移的性能。

          光學掃描器分為X方向掃描系統和Y方向掃描系統,每個伺服電機軸上固定著激光反射鏡片。每個伺服電機分別由計算機發出數字信號控制其掃描軌跡。

          聚焦系統

          聚焦系統的作用是將平行的激光束聚焦于一點。主要采用f-θ透鏡,不同的f-θ透鏡的焦距不同,打標效果和范圍也不一樣,光纖激光打標機選用優質高性能聚焦系統,其標準配置的透鏡焦距f=160mm,有xiao掃描范圍Φ110mm。用戶可根據需要選配型號的透鏡。

          可選配的F-θ透鏡有:

          f=100mm,有xiao聚焦范圍Φ65mm。

          f=160mm,有xiao聚焦范圍Φ110mm。

          計算機控制系統

          計算機控制系統是整個激光打標機控制和指揮的中xin,同時也是軟件安裝的載體。通過對聲光調制系統、振鏡掃描系統的協調控制完成對工件打標處理。

          光纖激光打標機的計算機控制系統主要包括機箱、主板、CPU、硬盤、內存條、D/A卡、軟驅、顯示器、鍵盤、鼠標等。



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