激光打标技术的做法

激光打标技术的做法一、激光打标技术概述

激光打标技术是一种利用激光束在材料表面产生物理或化学变化，从而实现永久性标记的技术。该技术广泛应用于工业制造、电子产品、医疗器械、包装印刷等领域。其核心原理是通过高能量密度的激光束照射材料表面，使材料发生熔化、气化、烧蚀或颜色变化，形成可见或不可见的标记。

二、激光打标设备与材料

（一）激光打标设备

1.激光器类型

(1)CO2激光器：适用于非金属材料的打标，如木材、塑料、皮革等。

(2)氦氖激光器：适用于金属材料的打标，分辨率高，但功率较低。

(3)氩离子激光器：适用于半导体和金属材料的打标，打标质量好。

(4)激光二极管：成本较低，适用于小型设备，打标速度较快。

2.打标系统组成

(1)激光器：产生激光束的核心部件。

(2)光路系统：包括反射镜、透镜等，用于控制激光束的传输和聚焦。

(3)控制系统：通过计算机软件控制激光束的扫描路径和打标参数。

(4)工作台：用于固定待打标材料。

（二）打标材料

1.非金属材料

(1)塑料：如ABS、PMMA、PC等，打标效果清晰，成本较低。

(2)木材：适用于家具、工艺品等，打标后表面光滑。

(3)皮革：适用于服装、鞋类，打标后颜色均匀。

2.金属材料

(1)黑色金属：如不锈钢、碳钢等，打标效果持久，但需要较高能量。

(2)有色金属：如铝合金、铜等，打标前需进行表面处理以提高对比度。

三、激光打标操作步骤

（一）设备准备

1.检查激光器工作状态，确保激光束稳定。

2.连接电源和控制系统，开机预热设备。

3.调整光路系统，确保激光束聚焦准确。

（二）参数设置

1.选择合适的激光器类型，根据材料特性调整功率和速度。

(1)塑料材料：功率50-100W，速度100-500mm/s。

(2)金属材料：功率200-1000W，速度50-200mm/s。

2.调整焦点位置，确保打标深度均匀。

3.设置扫描路径和标记内容，通过软件预览效果。

（三）打标操作

1.固定待打标材料，确保表面平整无松动。

2.启动打标程序，观察激光束与材料表面的接触情况。

3.打标完成后，检查标记质量，如有需要可进行调整。

4.关闭设备，清理工作区域，确保安全。

四、注意事项

（一）安全防护

1.操作人员需佩戴防护眼镜，避免激光直接照射眼睛。

2.设备周围应设置安全围栏，防止无关人员接触。

3.定期检查设备，确保安全装置完好。

（二）维护保养

1.定期清洁激光器和光路系统，防止灰尘影响打标质量。

2.检查电源和控制系统，确保设备运行稳定。

3.根据使用频率，定期更换耗材和易损件。

（三）质量检测

1.定期使用标准样品进行打标测试，确保参数设置准确。

2.检查标记的清晰度、深度和边缘平滑度，确保符合要求。

3.记录打标数据，便于后续分析和改进。

**三、激光打标操作步骤**

（一）设备准备

1.**环境检查与设置：**

*(1)确认打标工作区域通风良好，避免激光烟雾积聚。必要时，开启排风系统或个人防护呼吸设备。

*(2)检查工作台面是否平整、干净，并根据待打标材料特性选择合适的垫板或夹具，确保材料固定牢固且打标区域暴露清晰。

*(3)确认设备电源连接正确，电压符合设备要求，并检查接地是否良好，确保设备运行安全。

2.**设备启动与预热：**

*(1)按照设备操作手册规定的顺序，开启激光器电源、控制电脑、运动系统（如X-Y平台、振镜）等。

*(2)启动激光器后，根据设备要求进行预热。预热时间通常在15分钟到1小时不等，目的是使激光器内部元件达到稳定工作温度，从而保证激光输出稳定。

*(3)在预热期间，观察激光器工作状态指示灯或监控界面，确认无异常报警信息。

3.**光路系统调整：**

*(1)**激光束对准：**使用设备自带的激光对准工具（通常是可调衰减器或观察屏），将激光束精确对准工作台中心或预定起始点。调整激光器输出孔、反射镜或扩束镜，确保光斑形状和位置准确。

*(2)**焦距调节：**将一标准测试样板放置在工作台中心，调整焦距调节机构（通常通过移动工作台或调节透镜实现）。使用焦距测试卡或观察标记清晰度，找到焦点位置。理想的焦点应使打标线条最细、边缘最清晰。记录下此焦距位置。

*(3)**扫描头/镜头清洁：**检查激光束传输路径上的反射镜、分束镜、扩束镜及聚焦透镜表面。如有灰尘、油污，使用专用镜头纸或无绒布蘸取少量专用清洁剂（如异丙醇）轻轻擦拭。避免使用普通纸巾或水，以免划伤镜面。

（二）参数设置

1.**选择与配置激光参数：**

*(1)**激光类型选择：**根据打标材料（如金属、塑料、木材、皮革等）和所需效果（如深刻、浅蚀、颜色变化等），在控制软件中选择对应的激光器类型（CO2、光纤、半导体等）。

*(2)**功率/能量设置：**这是最关键的参数之一，直接影响打标深度和速度。

***金属打标：**通常需要较高功率。可通过试验调整，一般从推荐功率上限开始，逐步降低，直至获得满意的打标效果（如清晰的凹陷或颜色变化）。例如，打标不锈钢，功率可能在50-200W范围内，具体取决于材料厚度和打标深度要求。

***非金属打标：**功率设置相对较低。需根据材料类型调整，避免过热导致材料变形或烧焦。例如，打标亚克力，功率可能在10-50W范围内。

*(3)**扫描速度设置：**扫描速度影响打标所需时间和打标深度。

***高速：**打标时间短，但打标深度通常较浅，适用于浅层蚀刻或大面积快速标记。

***低速：**打标时间长，但能形成更深的刻痕或更强的颜色变化，适用于需要高深度的标记。

*速度设置需与功率配合。通常在获得初步打标效果后，通过调整速度优化时间和深度。例如，打标PC材料，速度可能在100-1000mm/s范围内尝试。

*(4)**频率设置：**主要影响非金属材料的打标效果，特别是颜色变化打标。频率高则线条更细密，颜色更均匀；频率低则线条较粗。根据需要调整。

2.**焦点位置确认：**

*(1)在调整好焦距的基础上，确认焦点位置是否与打标区域中心一致。可移动样板或微调焦距调节机构进行微调。

*(2)对于需要精确深度控制的应用，可能需要使用深度测量工具辅助确认焦点高度。

3.**软件参数配置：**

*(1)**导入或创建图形：**将需要打标的文字、图案或条码等图形文件导入控制软件，或使用软件自带的绘图工具创建。

*(2)**排版与定位：**根据实际需求，在软件中调整图形的尺寸、方向、位置，确保打标在材料上的布局符合要求。可使用软件的测量工具辅助精确定位。

*(3)**添加辅助参数（如适用）：**对于某些特殊打标效果（如渐变、旋转打标），在软件中设置相应的运动参数。

*(4)**预览与模拟：**启动软件的预览功能，观察激光扫描路径是否正确，参数设置是否合理，标记效果是否符合预期。检查是否有碰撞风险。

（三）打标操作

1.**材料放置与固定：**

*(1)将准备好的待打标材料放置在调整好的工作台中心位置。

*(2)使用合适的夹具、垫板或定位销等将材料牢固固定，防止打标过程中材料移动，导致标记偏移或失败。确保打标区域平整无障碍物。

2.**启动打标程序：**

*(1)在确认所有参数设置无误、材料固定良好的情况下，点击软件中的“开始打标”或类似按钮。

*(2)观察设备运行状态，包括激光输出、运动平台移动、标记形成过程等。

3.**过程监控与调整：**

*(1)**初步打标观察：**打标一小块区域作为测试样本。仔细检查标记的清晰度、深度、边缘质量、颜色效果等是否符合要求。

*(2)**参数微调：**如果测试结果不理想，暂停程序，根据实际情况微调功率、速度、频率等参数，然后重新进行测试，直至获得满意效果。这是一个反复试验和优化的过程。

*(3)**全程监控：**在批量打标时，应持续监控设备运行状态和打标效果，尤其在长时间连续工作时，注意观察激光输出是否稳定，有无异常气味或声音。

4.**完成与取件：**

*(1)当一批材料打标完成后，停止打标程序，关闭激光器。

*(2)小心取下已打标材料，注意避免划伤标记表面。

*(3)清理工作台面和周围区域，将工具归位。

**四、注意事项**

（一）安全防护

1.**个人防护装备（PPE）：**

*(1)**眼部防护：**必须佩戴由激光安全专家认证的、针对相应激光波长（如CO2激光的1.064μm、光纤激光的1.064μm、紫外激光的351nm/385nm等）和激光等级（Class3R,Class4等）设计的防护眼镜。切勿使用普通眼镜代替。

*(2)**皮肤防护：**避免激光直接照射或反射到皮肤上。操作人员应穿着长袖衣物，必要时佩戴防激光手套。激光打标区域附近应避免人员随意走动。

*(3)**呼吸防护：**在可能产生粉尘、烟雾或气溶胶的环境中（如打标金属、木材），应佩戴合适的呼吸防护装置（如防尘口罩、带有机蒸气滤盒的呼吸器）。

2.**工作区域安全：**

*(1)**警示标识：**在激光打标设备操作区域设立明显的激光警告标识，告知他人存在激光辐射风险。

*(2)**安全围栏/区域：**根据设备等级和安全标准，设置物理围栏或隔离区域，限制非授权人员进入。确保门禁系统有效。

*(3)**防止反射：**注意环境中可能产生激光反射的表面（如镜子、光滑金属、水面），并采取措施（如遮盖、吸收材料）减少意外反射风险。

3.**设备操作规范：**

*(1)**开机顺序：**严格按照设备规定的开机顺序操作（通常先开辅助气，再开激光器，最后开控制系统）。

*(2)**关机顺序：**严格按照设备规定的关机顺序操作（通常先关控制系统，再关激光器，最后关辅助气）。

*(3)**异常处理：**熟悉设备紧急停机按钮的位置和使用方法。如遇设备故障、异常气味、烟雾或激光输出不稳定等情况，应立即按下紧急停机按钮，切断电源，并报告处理。

（二）维护保养

1.**日常清洁：**

*(1)每天打标结束后，使用干净的软布擦拭设备外壳、工作台面。

*(2)定期（如每周）使用压缩空气或专用吹尘器清理设备内部积尘，特别是散热风扇、导轨、运动轴等部位。注意避免使用压缩空气直接吹向激光器核心部件。

*(3)定期清洁过滤网、排气口等，确保通风和排烟顺畅。

2.**定期检查与校准：**

*(1)**光路检查：**定期（如每月）检查激光束路径上的镜片、反射镜是否有划痕、污渍或损坏，必要时进行清洁或更换。

*(2)**运动系统检查：**定期检查工作台面平整度、导轨润滑情况、运动轴的平稳性和精度，进行必要的调整或润滑。

*(3)**焦距校准：**定期（如每季度或根据使用频率）使用标准样板校准焦距，确保打标深度的一致性。

*(4)**软件校准：**定期检查控制软件的坐标系统与实际设备运动是否一致，必要时进行软件校准。

3.**耗材更换：**

*(1)**空气/辅助气体：**根据设备类型和使用情况，定期检查并更换或补充辅助气体（如压缩空气、氮气、氧气等），确保打标效果和设备运行稳定。

*(2)**保护镜片：**根据激光输出功率和污染情况，定期检查并更换激光器前端和聚焦镜片上的保护镜（如锗镜、硫化锌镜等），防止过载烧毁。

*(3)**其他易损件：**根据设备运行时间和磨损情况，检查并更换其他易损件，如导轨滑块、皮带、电机等。

（三）质量检测

1.**标准样品测试：**

*(1)**定期性：**每天打标开始前、更换参数后、长时间停机后重新启动后，都应使用标准样品进行打标测试。

*(2)**测试内容：**测试标记的清晰度、对比度、边缘平滑度、深度、尺寸精度等关键指标。

*(3)**记录：**记录每次测试的结果，与标准要求进行对比，确保打标质量稳定。

2.**外观与性能检查：**

*(1)**标记质量：**仔细目视检查标记是否完整、无断线、无模糊、无毛刺等缺陷。对于颜色打标，检查颜色均匀性、饱和度。

*(2)**深度测量：