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      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永久的標記。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,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。

    中文名 激光打標機 外文名 laser marking machine
    產品類型 制造業 類別 打標機
    產地 中國 行業 制造業
    應用 電子,電器,手機,五金等等    

    1、基本原理

            激光打標是用激光束在各種不同的物質表面打上永久的標記。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。

    2、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進口脈沖式光纖激光器,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,又減少了器件的發熱效應,省卻了恒溫裝置;先進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進口高性能聚焦系統,其標準配置的透鏡焦距f=160mm,有效掃描范圍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,有效聚焦范圍Φ65mm。

      f=160mm,有效聚焦范圍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心,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。

    三、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(特別是有機材料)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,激光打標雕刻的優越性在于:應用范圍廣,多種物質(金屬、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等)均可打上永久的高質量標記。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。

      產品應用

      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。

      1.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。

      2.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。

      3.適用材料包括:普通金屬及合金(鐵、銅、鋁、鎂、鋅等所有金屬),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、鋁陽極化、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)。

    四、區別

      半導體泵浦激光器產生廢熱少,所需冷卻系統小,一般只需1匹的冷水機即可,需燈泵浦激光器一般都需要二匹以上的冷水機,同時需要較大水泵以提供較大的冷卻水流。因此其運行燈泵浦激光標記機的運行噪音較大,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。

      一.標記效果更好

      由于半導體二極管幾乎只發一種波長的光,所以由它泵浦產生的激光的單色性更好,激光的模式更佳,好的激光模式會使激光聚焦后的光點更小,能量更集中,取得更好的標記效果;

      半導體及燈泵浦激光器都是采用ND:YAG(摻釹釔鋁石榴石)晶體作為激光產生的材料,它可將808nm的可見光轉換為1064nm的不可見的激光,但輸出激光的另一個更關鍵的因素是使晶體棒輸出激光的泵浦源,半導體泵浦是利用半導體二極管發出808nm的光波;而燈泵浦是利用氪燈發出的光來泵浦,但氪燈發出的光的光譜較廣,只是在808nm處有一個稍大的峰值,其它波長的光最后都變成無用的熱量散發掉了。

      二.體積小

      半導體激光模塊本身體積小巧,加上其激光模式好,因此數控機床半導體泵浦激光器的體積比燈泵浦激光器的體積小近三分之一。

      總之使用半導體激光器比采用燈泵浦激光器,雖然每臺打標機的價格稍高,但每臺打標機3年內的使用成本可以準確計算出的就會節省11.905萬元人民幣,這還不包括換燈造成停工待機從而影響生產的損失(用戶可自行計算),換燈人員的開支,以及燈質量不齊造成的浪費維護生產環境增加的空調降溫費用等等。

      三.免維護不需換氪燈

      半導體二極管的壽命長,其額定的工作時間大于10000小時,而氪燈的壽命只有幾百小時(一般在400-600小時左右),所以燈泵浦激光器在工作一段時間后,都需要更換氪燈,尤其是對于金屬類打標,所需的能量較大,氪燈的壽命會更受影響。因此數控機床半導體泵浦激光器又稱為免維護激光器,意指其工作無耗材,在相當長的時間內不需要維護。我公司為更有效的延長半導體激光器二極管泵浦源的使用壽命,采用了預燃加變頻控制技術,即在保證發光管不受電流沖擊的前提下,根據工作量和強度,最大幅度地減少通過發光二極管的電流密度,從而有效的延長了半導體二極管的使用壽命。根據不同用戶的不同的生產任務,半導體激光器發光二極管的使用壽命可以保證在一年到三年之間。每臺半導體泵浦打標記可節省換燈耗材費用為:大于12支燈/年*350元/支*3年=1.26萬元。

      燈泵浦激光打標機需常停機換氪燈,對于很多大型的生產線是不能接受的.由于氪燈的壽命不一,這樣又有可能因為國產燈質量的不均衡造成氪燈使用上的更多的浪廢!所以改用半導體打標機可以較大程度上節省停工維護造成的人力和物力的損失。

      四.省電

      由于半導體泵浦的轉換效率高,模式好,更易聚焦出高能量的更小面積的光點,標記同樣的物體時,其所需的外部能量會更小。同時其產生的廢熱也遠遠小于燈泵浦激光器,決定了其不需要燈泵浦激光器那樣龐大的冷卻系統。所以半導體泵浦的激光器系統的功耗比燈泵浦小得多。

      一個50W的燈泵浦激光打標機的功耗在6KW左右,而一個50W半導體激光標記機的功耗只在2KW左右,以三年為例,一天工作24小時,一個月工作28天,一度工業用電1.1元人民幣,光耗電一項,一臺半導體激光器就比一臺燈泵浦激光器節省(6-2)KW*24小時*28天*12月*3年*1.1/度=10.645萬 元人民幣!

    五、使用流程

      正常順序

      檢查水路、電路無誤后方能開機。開機順序為:

     ?、俳油ㄟM線電源,打開鑰匙開關。此時機器抽風及制冷系統通電,電流表顯示數值7A左右;

     ?、诘却?~10秒鐘,按動外控制面板上觸發按鈕,電流表顯示數值為零,3~5秒鐘之后,氪燈點燃,電流表顯示數值7A。(參照激光電源操作說明書);

     ?、鄞蜷_振鏡電源;

     ?、艽蜷_計算機,調出所需打標文件;

     ?、菡{節激光電源到工作電流(10~18A),即可開始打標;

      打標結束后,按以上順序逆向關閉各組件電源:

     ?、賹⒓す怆娫垂ぷ麟娏髡{至最小(7A左右);

     ?、陉P閉計算機;

     ?、坳P閉振鏡電源;

     ?、馨磩油V拱粹o;

     ?、蓐P閉鑰匙開關;

     ?、迶嚅_進線電源。

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