Лазерная резка/гравировка

Для гравировки металлов и неметаллов используются промышленные лазеры нескольких типов:

1. Твердотельные импульсные и с диодной накачкой YAG-лазеры на алюмо-иттриевом гранате, YVO4-лазеры на кристалле ванадата.
2. Маломощные газовые СО2-лазеры для маркировки неметаллов.
3. Волоконные лазеры на кварцевых волокнах, легированных редкоземельными металлами ниодимом, эрбием.

Выбор типа лазера для маркировки определяется типом материала, требованиями к точности изображения и необходимой скоростью маркировки или резки. Каждый тип лазера имеет свою длину излучаемой оптической волны, и соответственно, предназначен для обработки различных материалов, так как у них разная способность поглощения световых волн. Коротковолновое излучение волоконного лазера, например, пройдет сквозь пластик, без нанесения изображения.

Длинноволновое излучение газового лазера, наоборот, способно прожечь акрил насквозь, но на металле гравировка не получится. Однако можно использовать специальные спреи и пасты (к примеру, LITOSCRIPT, LMM-600, FERRO F2), благодаря которым можно нанести неглубокую маркировку на металл при помощи СО2-лазера. Также можно произвести маркировку газовым лазером по анодированному алюминию и латуни.

В то же время газовые лазеры являются наиболее дешевым вариантом для маркировки — настольные модели небольшой мощности стоят порядка 400 тыс. руб, а стоимость волоконных лазеров — от 2 млн. руб и выше.

Лазерные установки для маркировки могут быть стационарными, портативными и встраиваемыми в поточную линию. Маркировка производится как на плоской поверхности, так и на цилиндрической при помощи патронного или грибкового устройства.

Маркировка поверхностей производится несколькими способами:

1. Гравировка — лазерный луч испаряет поверхностный слой основного материала.
2. Отжиг — под воздействием высокой температуры лазерного луча происходит структурное изменение поверхностного слоя материала.
3. Абляция — выпаривание верхнего слоя двухслойных материалов или материалов с лаковым или лакокрасочным покрытием.
4. Изменение цвета пластмасс — лазерный луч изменяет химическую структуру цветовых пигментов поверхностного слоя пластмасс.
5. Вжигание — с использованием керамических порошков, внедряемых в поверхностный слой. Используется для гравировки стекла.

Согласно этим методами воздействия на поверхность применяются следующие материалы:

1. Двуцветные пластики, позволяющие получить цветное изображение — первый цвет — цвет выжигаемого поверхностного слоя, второй цвет — подложки, или нижнего слоя. Выбор производителей и цветовых гамм пластиков довольно широк. Наиболее дешевые двуцветные пластики — китайского производства.
2. Лакированная латунированная сталь (цвет гравировки — золотой), лакированный алюминий (цвет гравировки — белый или золотой), анодированный алюминий, чистая латунь. Лазерный луч «сжигает» поверхностный слой, в результате надпись или изображение получаются контрастного оттенка. При этом анодированный алюминий, использующийся при металлографическом способе изготовления шильдиков, для лазерной маркировки неприменим.
3. Резина для изготовления печатей и штампов.
4. Специальная клейкая пленка Tesa Laser для изготовления наклеек.
5. Стекло, металл, дерево, акрил, фольга и другие материалы.

Сам процесс лазерной маркировки на газовом лазере выглядит следующим образом: на стол машины укладывается предварительно разрезанный материал. В персональный компьютер, подключенный к маркиратору, загружается изображение в любом из общепринятых форматов (jpg, bmp, gif, png, tiff и др.) и обрабатывается в одной из графических программ — Adobe Illustrator, Corel Draw, Adobe Photoshop, либо в специализированной программе, входящей в комплект поставки. Далее производится настройка вывода, задается мощность маркировки в процентах по цвету элементов либо по количеству слоев («нажиму») изображения, а также скорость маркировки. Векторные элементы также часто используются для резки контуров, так как в процессе гравировки можно производить и резку деталей. Подготовленное изображение отправляется «на печать» — в лазерный маркиратор. Расстояние между маркировочной головкой и материалом предварительно выставляется автоматически или вручную. Тонкий невидимый луч лазера позволяет получить изображения с высоким разрешением фотографического качества и точный контур резки.

Для визуализации невидимого луча используется световой пучок красного цвета. Так как лазерное излучение может отразиться от блестящих поверхностей и повредить сетчатку глаза, оператор должен использовать специальные защитные очки от лазерного излучения. Лазерная резка по сути представляет собой термическое воздействие на материал, поэтому к маркиратору должна быть подключена хорошая вытяжка. Особенно она необходима для маркировки и резки пластика и дерева, так как при этом выделяются вредные газы. Лазерные маркираторы, как правило, имеют встроенную систему охлаждения. Именно по такой технологии выполняю резку металла специалисты сайта http://www.neolaser.ru.

Выводимые изображения могут быть векторными и растровыми, текстовыми и графическими, в виде штрихкода и 2D-кода.
Лазерная маркировка используется для нанесения уникальных обозначений и кодов на промышленную продукцию, для изготовления бирок, бэйджей, сувенирной продукции, ювелирных изделий, печатей и штампов, полиграфической продукции, табличек, жетонов, декоративных элементов интерьера, панелей приборов, измерительных шкал, медицинских приборов и многого другого.

Лазерная гравировка имеет много преимуществ по сравнению с традиционными методами гравировки, таких как пескоструйная обработка, алмазная резка или химическое травление. С помощью лазерных маркираторов можно быстро и легко резать, маркировать и гравировать самые разнообразные материалы. Отсутствие физического взаимодействия с материалом означает меньший износ лазерных установок, сниженные затраты на обслуживание во время эксплуатации, и возможность гравировки труднодоступных мест. Самое главное, что нужно делать регулярно — производить чистку оптических стекол, но это не занимает много времени и усилий. Со временем, правда, мощность лазера снижается и его необходимо отдавать на поверку. Простой интерфейс лазерной технологии — персональный компьютер воспринимает маркировочные лазерные машины как принтеры, — позволяет использовать персонал невысокой квалификации, а система ЧПУ позволяет снизить процент брака ввиду отсутствия человеческого фактора.

Недостатки у лазерной гравировки тоже есть:

1. Высокое энергопотребление и небольшой КПД установок.
2. Невозможность «выставить» необходимую глубину маркирования, для каждого материала и модели маркиратора необходим индивидуальный подбор режимов работы опытным путем.
3. Невозможно применение лазерной маркировки и гравировки для тех материалов, которые чувствительны к температурному воздействию.
4. Поверхность изображения представляет собой неоднородную структуру, т.к. сказывается неизбежная разнородность материала.
5. Специфика технологии определяет невозможность получения многоцветных изображений.

Широкий спектр материалов и способов гравировки, которые могут быть выполнены с помощью лазера, делает эту технологию чрезвычайно гибкой для коммерческих и промышленных целей.