Transcript Lasermärkning

4.3 Märkning
Fastän det ofta förbises så är lasermärkning den överlägset största tillämpningen bland
industriella lasrar. Mer än 500,000 lasermärkningssystem har installerats runt om i världen
efter1993. I Sverige är dock förekomsten av märklasrar fortfarande måttlig, men antalet
märksystem ökar stadigt.
Fördelarna omfattar bl.a. följande punkter:
Kontaktlös bearbetning
Medger bl.a. märkning av ömtåliga och sköra produkter.
Beständig märkning
Märkningen är fördjupningar i ytskiktet som inte nöts
bort vid normal användning.
Snabb metod
Medger bl.a. märkning av produkter i snabb rörelse.
God åtkomlighet
Medger märkning av delar eller områden som är svåra
att nå på annat sätt t ex försänkningar och spår.
Märkning av föremål innanför glastäckt utrymme.
Tydlig märkning
Kontraster beror på material och lasereffekt.
Hög flexibilitet
Mönster och text kan enkelt och snabbt ändras.
Temperaturoberoende
Medger märkning på föremål med hög temperatur.
Lätt att styra
Kan enkelt automatiseras.
Märkning kan antingen ske med schablon eller mask som placeras i laserstrålen före
fokuseringslinsen. Masken avbildas därmed på objektet och varje märkning tar bara bråkdelen
av en sekund. Vanliga lasrar med denna metod är TEA CO2- och i vissa fall excimerlasrar.
a.)
b.)
1
2
3
1
4
1 Laser
2 Strålexpander
3 Rörlig spegel
4 Rörlig spegel
c.)
Gravering genom lokal
förångning av ytan.
5 Fokuserings lins
6 Märkyta
5
7 Arbetsstycke
Färgning genom oxidering av
metall eller pigmentförändring
av färgade plaster.
7
6
Blåsor genom lokal uppvärmning
som bildar gasinneslutningar.
Figur 4-6 Olika typer av märkförfarande a) med styrd laserstråle, b) med mask,
c) Olika typer av gravering
En annan metod där strålen avlänkas i två riktningar med hjälp av snabbrörliga speglar
används framför allt vid märkning med nummerserier och vid "blandad märkning" med
många och snabba byten. Metoden kallas även för lasergravering. Laserstrålen, i detta fall är
oftast från en Akusto-Optiskt pulsad Nd-YAG, skriver på objektets yta. Märkningshastigheten
ligger upp till 1200 tecken/sek. Olika stilar och bilder kan lagras i styrsystemets minne. Med
hjälp av fiberoptik kan flera märkstationer betjänas av en laser.
Spegel
Borttagning av färg:
Ett tunt skikt avverkas från
ytan genom att laserstrålen projiceras
mot den via en mask.
Mask, CuBe
Färgförändring:
Speciella plastmaterial kan ändra färg,
på grund av termokemiska reaktioner.
Avverkning:
Från plast, glas, keramer, gummi och
många andra material kan ett tunt
ytskikt avverkas, som förorsakar en
distinkt ändring av ytstrukturen.
Lins, Ge
Figur 4-7 Principen för ytmodifiering och märkning med pulsad TEA CO2-laser
1
2
1
3
4
2
3
4
5
6
Laser, oftast AOQ-switchad Nd:YAG, lampeller diodpumpad, vid 1,064 nm IR eller 532
nm (grön), 355 nm eller 266 nm UV.
Rörlig galvanometerspegel,
X-riktning.
Rörlig galvanometerspegel, Y-riktning.
S.k. Flat-focus lins.
Objekt att märkas.
5
Figur 4-8 Principen för ytmodifiering och märkning med pulsad Nd:YAG-laser,
(Källa: VECTORMARK).
Systemet för ytmodifiering och märkning enligt Figur 4-8 är utrustad med snabbrörliga
galvanometerspeglar och en ”flat-focus” lins. Dagens lasrar är oftast kontinuerligt pumpade
av laserdioder och pulsade med hjälp av Akusto-Optisk Q-switchning. Pulsrepetitionsfrekvensen är oftast i området mellan 5 – 50 kHz. De enskilda pulsernas längd är typiskt 100
ns och deras energi kan uppgå till ca 1 – 10 mJ (milliJoule). En snabb elektronisk krets sörjer
för att synkronisera speglarnas rörelse och laserpulserna. Samma laser som i systemet ovan
kan användas även för s.k. ”slagborrning” (percussions drilling) och även skärning, men då
används bara en fokuseringslins och inga rörliga speglar. Däremot är systemet då utrustad
med munstycke och gastillförsel, som i ett vanligt skärsystem.
Oavsett om det är metaller, plast, glas, keramer eller halvledarkomponenter, allt kan märkas
med lämpliga lasrar. Det vill säga, pulslängden, pulsenergin och framför allt våglängden
måste väljas så att lasern ”biter” på objektet som skall märkas. De mest förekommande
märklasrarna är: Superpulsade CO2 med våglängden 10,600 nm (=10.6 µm) för plaster, trä,
gummi, mm., diodpumpade och AOQ-switchade Nd:YAG-lasrar med våglängden 1,064 nm
(1.064 µm) för metaller och halvledare. Ibland används icke-linjära kristaller för att alstra
grönt och ultraviolett ljus med våglängderna 532 nm, 355 nm och 266 nm för att få ännu
bättre resultat vid märkning av metaller och elektronik-komponenter.