Лазерная гравировка алюминия

Достоинства и недостатки линзовой фокусирующей техники:Фокусирующая техника характеризуется простотой, полным использованием лазерной энергии и оптическим разрешением (размером светового пятна), определяемым расходимостью пучка и фокусным расстоянием линзы.Дальнейшее уменьшение размера пятна может быть достигнуто размещением перед объективом телескопического расширителя пучка с увеличением Г (снижение расхождения в Г раз). При этом можно либо уменьшать d0, либо увеличивать фокусное расстояние объектива f без изменения d0 (d0= алf /Г).Использование расширителя пучка в рабочей станции «КВАНТ- 3» приводит к получению пятна диаметром 5 мкм с рабочим отрезком объектива 70 мм. Такая большая величина рабочего отрезка обеспечивает размещение (если необходимо) образца с различными зондами, контактных измерительных и других устройств.Рис.11. Схема уменьшения размера фокального пятна с помощью телескопической системыГлавные недостатки линзовой фокусирующей техники:неоднородное распределение интенсивности в фокальном пятне;неопределенность размера зоны воздействия, который зависит от порога чувствительности материала,сложность обеспечения достаточной точности краев зоны воздействия при сканировании.4. Технология гравировки алюминияЭто единственный в своем роде металл для лазерной гравировки, который открывается черным цветом . На Al прекрасно прорабатываются самые тонкие детали и хорошо передаются полутона.Материал идеально подходит для изготовления шильдов на подарки, плакетки и оборудование. Al очень чувствителен к мощности лазера. Чтобы получить изображение черного цвета, необходимо правильно подобрать параметры гравировки. Излишняя или недостаточная мощность дает приблизительно один результат - коричневый цвет, повторная гравировка окончательно испортит изделие. При подборе параметров изменяйте не только мощность, но и скорость гравировки. Изменение мощности на 2-3% может существенно отразиться на результате гравировки, также рекомендуется установить максимальное качество гравировки (разрешение гравировки).Современный лазерный комплекс для маркировки содержит, как правило: управляющий компьютер, источник излучения, системы передачи, перемещения и контроля пара метров излучения. Для промышленного применения используют лазерные маркеры со сканаторными и портальными системами развертки луча [1] (рис.1). Рис.1 Принцип построения сканаторной и портальной систем развертки луча в лазерных маркерах.Сканаторы (или устройства сканирования) перемещают лазерный луч со скоростью до 6 м/с и обеспечивают точность отслеживания контура до 1,5 мкм. Их объективы позволяют обрабатывать изделия и поверхности размерами до 250×250 мм, хотя обычно для маркировки достаточно поля 100×100 мм. Современные двигатели и новые технические решения обеспечивают скорость перемещения луча в портальных системах до 3,5 м/с при высокой точности повторения контура. При этом портальные системы работают на поле порядка 750×450 мм. Сканаторы с успехом используются как для твердотельных, так и для СО2-лазеров. Портальные системы используются в основном для СО2-лазеров. Это связано с особенностями фокусировки излучения различной длины волны [2], которая накладывает ограничения на размеры рабочего поля и на возможность комбинации системы развертки с конкретным лазерным излучателем. Отметим, что сканаторы одинаково легко (благодаря меньшим моментам инерции) обеспечивают как векторный, так и растровый режимы маркировки. Портальные системы имеют лучшие показатели при растровом режиме маркировки. Отпаянные СО2-лазеры с высокочастотной накачкой – основные типы излучателей для маркирующих систем на базе СО2-лазеров. Они имеют небольшие габариты, легко встраиваются в различные системы, удобны в управлении и обеспечивают мощность 100–200 Вт (при плотности мощности излучения в зоне контакта с материалом не выше 105 Вт/см2 ). В СО2-лазерах импульсы излучения формируются с помощью широтно-импульсной модуляции так, что уровень импульсной мощности не может превышать мощность непрерывного излучения. Другие типы СО2-лазеров (в том числе и более мощные) не применяются в маркировочных системах из-за больших габаритов и высокой стоимости. Ввиду таких ограничений СО2-лазеры используются в основном для маркировки неметаллических материалов или металлов с неметаллическим покрытием (окрашенных, анодированных и проч.). Для этих лазеров существует технология маркировки металлов с предварительным нанесением специальной пасты или составов, например LMM-14, и их последующим удалением, но она не нашла широкого приме нения. Примером систем на базе СО2-лазеров могут служить станки "Лазерного Центра" типа "С-Маркер" (рис.2а) и компании TROTEC серии "SPEEDY 300" (рис.2б).Рис.2. Лазерные маркирующие системы на базе СО2-лазеров: система "С-Маркер" со сканаторной разверткой (а); система SPEEDY300 с портальной разверткой (б).Твердотельные лазеры (в отличие от лазеров на СО2) за счет модуляции добротности могут генерировать мощные импульсы высокой частоты (до десятков кГц) при низкой средней мощности излучения (десятки ватт), обеспечивая плотность мощности излучения в зоне контакта на уровне (1–5)⋅108 Вт/см2 и более [3]. Такие параметры обеспечивают интенсивное воздействие излучения на материал при минимальном общем его нагреве. Это позволяет применять твердотельные лазеры для маркировки металлов, тугоплав ких сплавов и сталей, высокотвердой керамики в различных отраслях промышленности.Примером могут служить выпускаемые "Лазерным Центром" станки для лазерной маркировки "БетаМаркер-2010", "ДиоМаркер-Д10" и "МиниМаркер-М10" (рис.3).Рис.3. Вид установок лазерной маркировки и гравировки: а) "МиниМаркер-М10" на базе ОВ Yt-лазера; б) "ДиоМаркер-Д10" на базе Nd:YAG-лазера с диодной накачкой; в) "БетаМаркер-2010" на базе традиционного Nd:YAG-лазера с ламповой накачкой.В качестве режимов обработки алюминия приняты следующие:- "ДиоМаркер-Д10" на базе Nd:YAG-лазера с диодной накачкой мощностью 25 Вт;- Частота 22, кГц;- Мощность 30,%;- Скорость 70, мм/с.ВыводЛазерная маркировка – перспективное и динамично развивающееся технологическое направление. Прогресс в области электроники и программного обеспечения существенно повышает конкурентоспособность лазерных методов маркировки по сравнению с традиционными методами маркировки. Появление новых типов мощных лазеров позволяет создавать компактное оборудование, удобное для пользователя. На сегодня можно утверждать, что в России полностью сформировался рынок потребителей и производителей (поставщиков) лазерного оборудования для маркировки.Списоклитературы1. C.Emmelmann. Introduction to Industrial Laser Materials Processing. – Rofin-Sinar, Hamburg, 1998, p.180.2. У Дьюли. Лазерная технология и анализ материалов/ Пер. с англ., 1986.– 504с.3. Голубев В.С., Лебедев Ф.В. Инженерные основы создания технологических лазеров. – М.: Высшаяшкола, 1988.4. Горный С.Г., Юдин К.В. – Индустрия, 2006, №1(43), с.20–21.5. Горный С.Г., Емельченков И.Р. Лазерная маркировка. В кн.: Лазерная технология и ее применение в металлообработке. – Л.: ЛДНТП, 1990, с.42–47.Афонькин М., Ларионова Е., Горный С. Анализ технологических возможностей лазерно-гравировальных комплексов // Фотоника-2010-№5.Вейко В.П. Опорный конспект лекций по курсу «Физико–технические основы лазерных технологий». Раздел: Лазерная микрообработка. Изд. 2–е, испр. и дополн. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. – 110 с.Вудс С., Дака М., Флин Г. Волоконные лазеры средней мощности и их применение // Фотоника. — 2008. — № 4. — С. 6—10.Орлов А.Б., Антамонов И.А. Обработка сложных рельефных поверхностей на станках с ЧПУ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки-2013-№12-1.И. А. Щербаков Твердотельный лазер // под. ред. А. М. Прохорова Физическая энциклопедия. — М.: «Советская энциклопедия», 1988. — Т. 5.