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激光打标与激光表面处理有关系吗?

发表时间:2020-04-20 11:51

  激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。在过去的几十年里,激光打标行业取得了长足的发展。这个市场最重要的变化是低功率脉冲光纤激光器的引入。目前已发展到几乎每个供应商都能在其产品供应范围内提供此类光纤激光打标设备。

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  这些激光器的波长通常属于近红外(NIR) 1070纳米,这是非常适合标记大多数金属产品。激光打标可用于铝、铜及其合金。但是,如果你想在这种金属上做一个低热量的黑色标记,不同金属的标记难度是不一样的。

  在工业激光材料加工的广泛领域中,激光表面加工这一术语通常用来描述具有连续波和几千瓦功率的近红外激光源的一系列加工活动。然而,上述过程与本文所述的可视为微纳米表面应用的技术是完全不同的。已经确定了使用皮秒(10-12)和飞秒(10-15)超快激光的许多技术。

  这些工艺的主要缺点是,即使属于这类激光低功率系列产品,其投资和运行成本仍然很高。由于加工速度通常取决于激光的平均功率,对于大多数工业激光用户来说,激光加工在实际表面覆盖下的成本可能过高。

  近年来,成熟的纳秒脉冲光纤激光器的脉宽范围已扩展到亚纳秒级,峰值功率容量也随之增大。这使得开发一种具有高性价比的长皮秒激光源的激光表面处理新技术成为可能。

  虽然这些技术通常被称为激光表面处理,但从机械的角度来看,这些过程与激光标记密切相关,因为它们仅限于组件的表面处理,通常需要激光烧蚀和熔化过程的组合。

  激光打标的一个重要应用是改变激光打标的表面积,使之与未打标的区域形成视觉对比。

  对于铝材料,其天然氧化层具有吸湿性,其厚度会随时间增加。因此,去除粗糙的、受污染的氧化层以暴露底层铝可能足以产生足够的对比。另一个复杂的因素是,下垫层铝的熔化或烧蚀程度会显著影响标记物的外观。

  通过仔细调整激光参数,可以产生更亮的表面,显示出更高的对比度熔化效果。利用~ 1MJ的脉冲能量,可以在铝表面形成深颜色、高氧化度的表面。但是,如果你想获得一个低的L *值和一个坚实、不脆弱的表面,这样标记的外观就不会随着观察角度的变化而改变,你需要仔细控制这个过程。表面用深颜色,高吸收和L *值也可以通过提高消融水平形成微粗糙表面(图3)。所示的表面尺寸都小于10μm,和表面粗糙度(RA)远低于5μm。

  深灰色的铝表面被5 ns 75μJ激光放大:200

  去除铝表面的阳极氧化层是一种应用广泛的技术。同样的规则也适用于激光在基板上的应用——强熔化意味着可以产生反射效果更强的表面。无论是纯铝还是阳极氧化铝,打标速度均为1-2m / s。使用低纳秒和亚纳秒光纤激光器,可以得到小于30的L *值,尽管标记速度远远低于上述方法。

  激光抛光铜金属形成对比是一种比较有名的方法,但是由于这种金属本身的高反射率,往往较难获得暗斑。

  出乎意料的是,几乎与铜材料相同的参数也可以用来标记无涂层硼硅酸盐玻璃的上下表面。这进一步支持了非线性吸收是由于峰值功率光纤激光器的影响的假设。当检查挠区域,可以看出“龟裂”非常有限,与裂缝< 10μm和表面粗糙度< 5μMRA。图6显示了低功率下的外切和未破裂的形状