工业加工中应用激光打标机技术.doc

工业加工中应用激光打标机技术激光打标机技术作为一种现代精密加工方法，与腐蚀，气动加工等相比，具有独特的优势：1 采用激光做加式手段，与工件之间没有加工力的作用，具有无接触，无切削力，热影响小的优点，保证了工件的原有精度。同时，材料的适应性较广，可以在多种材料的表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好。2 激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别使用于自动化加式和特殊面加工。且加式方式灵活，既可以适应实验室式的单项设计的需要，也可以满足工业化大批量生产的要求。3 激光刻划精细，线条可以达到毫米和微米量级，采用激光标刻技术制作的标记伪造和更改都非常困难，对产品防伪为重要。4 激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，可以打出各种文字，符号和图案，易于用软件设计标刻图样，更改标记内容，适应现代化生产高效率，快节奏的要求。5 激光加工没有污染源，是一种清洁无污染的高环保加工技术。激光打标机已被广泛应用于各行各业，为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。随着现代激光标刻应用领域的不断扩展，对激光制造的设备系统小型化，高效率和集成化的要求也越来越高，新型高效率光纤激光技术的开发成功，必将对此产生极大的推动。激光打标机原理：“热加工”具有较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，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。“冷加工”具有很高负荷能理的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键冷剥离，因而对被加式表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。激光打标属于激光加工的一种，利用高能量密度的激光，在工件表面灼烧蚀刻出永久性的文字或图案。激光打标机分类与选型: 根据不同的材料，对不同波长的激光吸收不同的特性，一般把激光打标机分为两大类，一类是采用YAG激光器，适合加工金属材质和大部分的非金属材质，如铁、铜、铝、金、银等金属和各类合金，还有ABS料、油墨覆层、环氧树脂等等。另一类采用CO2激光器，只能加工非金属材质，如木头、纸张、亚克力、玻璃等等。有些材料同时适用于两种类型的激光打标机，但标识的工艺效果会有差异。 YAG打标机包括灯泵浦、半导体和光纤三大类，CO2打标机包括射频管和玻璃管两大类，这五种产品构成了激光打标机的标准机型。针对不同用户的实际需求，配以不同的外形结构、夹具工装、量身定做的软件系统，构成完善的激光标识解决方案。 相对于气动打标、电腐蚀、丝印、喷码机、机械雕刻等传统的标记方式，激光标识具有以下优势： 1. 激光加工为光接触，非机械接触，没有机械应力，所以特别适合在高硬度（如硬质合金）、高脆性（如太阳能硅片）、高熔点及高精度（如精密轴承）要求特别高的等场合使用。 2. 激光加工的能量密度很大，时间短，热影响区小，热变形小，热应力小，不会影响内部电气性能。特别是532m，355m，266m激光的冷加工，适合特殊材质的精密加工。 3. 激光直接灼烧蚀刻，为永久性的标记，不可擦除，不会失效变形脱落，适合防伪防窜货，实现产品可追溯性的要求。 4. 激光加工系统本身是一套计算机系统，可以方便的编排、修改，有跳号、随机码等功能，实现产品唯一编码的要求，适合于个性化加工，对小批量多批次的加工更有优势。 5. 标记效果精美，工艺美观，精度较高，可提升产品档次，提高产品附加值。 6. 线宽可小到10m，深度可达10m以下，可对“毫米级”尺寸大小的零件表面进行标记。 7. 低耗材，无污染，节能环保，符合欧洲环保标准，符合医药行业GMP要求。 8. 加工成本低廉。设备的一次性投资较贵，但连续的、大量的加工最终使每个零件的加工成本降低下来。 9. 加工方式灵活。可通过透明介质对内部工件进行加工，易于导向、聚焦，实现方向变换，极易与数控系统配合。1根据激光器分类 1)激光器分类 激光器分为固体激光器(钇铝石榴石YAG和钒酸钇YVO4)、气体激光器(He-Ne激光器、CO2激光器)两类。 氧化碳(CO2)激光打标机，用CO2气体作为激活媒介，发射出红外区域的10600nm的光波。这类激光器有两种不同的形式。 a脉冲式激光器。利用掩模方法，以短脉冲激光能量产生标记或图文。但因为不同的标记需要采用不同的遮挡物，更改标记需要较长的时间。 b连续式激光器。采用光笔形式，只有1个能级，技术要求不高，成本低，设备简单，但输出能量高，效率高，广泛用于塑料的激光标记印刷。 钇铝石榴石激光打标机。激活媒介是固体，激光器发射出接近红外线区域的1060nm的光波，有连续式、光笔式两种，通过改变输出能量，可得到不同强度的激光束。打标工艺有焦化法(深色标记)、发泡法(浅色标记)和烧蚀法(雕刻标记)，标记质量极好。 准分子激光打标机。可发射出紫外范围的光波(100400nm)，激活媒介由氦、氩、氪、氖气体和氯、氟、溴、碘等卤素组成的混合物构成。 2)二氧化碳激光与YAG固体激光打标机的区别 适用材料不同。因其波长不同，二氧化碳激光打标机只能用于非金属材料打标；YAG固体激光打标机既能用于非金属材料打标，也能用于金属材料打标。 所用耗材不同。二氧化碳激光打标机的主要耗材是混合气体和激光管，另外锗镜片也是易损件，价格比较昂贵；YAG固体激光打标机的主要耗材是泵浦灯(脉冲式激光器使用氙灯，连续式激光器使用氪灯)，价格低廉。 2根据激光输出形式分类 激光打标机根据激光的输出形式不同，可分为固体掩模式，气体掩模式、机械扫描式、振镜扫描式等类型。3激光打标机的选型 激光打标机的选型主要是根据需要印标产品的材质、产量和标记面积决定，选型原则如下。 1)固体掩模式激光打标机 适用于非金属材料、标记面积在7mm的柱面内，大批量生产的产品，如电子元件等。 2)气体掩模式激光打标机 适用于非金属材料，标记面积