激光打標機技術應用工業加工中

激光打標機技術作為一種現代精密加工方法，與腐蝕，氣動加工等相比，具有獨特的優勢：

采用激光做加式手段，與工件之間沒有加工力的作用，具有無接觸，無切削力，熱影響小的優點，保證了工件的原有精度。同時，材料的適應性較廣，可以在多種材料的表面制作出非常精細的標記且耐久性非常好。

激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大，特別使用于自動化加式和特殊面加工。且加式方式靈活，既可以適應實驗室式的單項設計的需要，也可以滿足工業化大批量生產的要求。

激光刻劃精細，線條可以達到毫米和微米量級，采用激光標刻技術制作的標記偽造和更改都非常困難，對產品防偽為重要。

激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工設備，可以打出各種文字，符號和圖案，易于用軟件設計標刻圖樣，更改標記內容，適應現代化生產高效率，快節奏的要求。

激光加工沒有污染源，是一種清潔無污染的高環保加工技術。

激光打標機已被廣泛應用于各行各業，為優質、高效、無污染和低成本的現代加工生產開辟了廣闊的前景。隨著現代激光標刻應用領域的不斷擴展，對激光制造的設備系統小型化，高效率和集成化的要求也越來越高，新型高效率光纖激光技術的開發成功，必將對此產生極大的推動。

激光打標機原理：

“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”――具有很高負荷能理的（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、打斷化學鍵冷剝離，因而對被加式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。

激光打標屬于激光加工的一種，利用高能量密度的激光，在工件表面灼燒蝕刻出永久性的文字或圖案。

激光打標機分類與選型:

根據不同的材料，對不同波長的激光吸收不同的特性，一般把激光打標機分為兩大類，一類是采用YAG激光器，適合加工金屬材質和大部分的非金屬材質，如鐵、銅、鋁、金、銀等金屬和各類合金，還有ABS料、油墨覆層、環氧樹脂等等。另一類采用CO2激光器，只能加工非金屬材質，如木頭、紙張、亞克力、玻璃等等。有些材料同時適用于兩種類型的激光打標機，但標識的工藝效果會有差異。

YAG打標機包括燈泵浦、半導體和光纖三大類，CO2打標機包括射頻管和玻璃管兩大類，這五種產品構成了激光打標機的標準機型。針對不同用戶的實際需求，配以不同的外形結構、夾具工裝、量身定做的軟件系統，構成完善的激光標識解決方案。

相對于氣動打標、電腐蝕、絲印、噴碼機、機械雕刻等傳統的標記方式，激光標識具有以下優勢：

1. 激光加工為光接觸，非機械接觸，沒有機械應力，所以特別適合在高硬度（如硬質合金）、高脆性（如太陽能硅片）、高熔點及高精度（如精密軸承）要求特別高的等場合使用。

2. 激光加工的能量密度很大，時間短，熱影響區小，熱變形小，熱應力小，不會影響內部電氣性能。特別是532μm，355μm，266μm激光的冷加工，適合特殊材質的精密加工。

3. 激光直接灼燒蝕刻，為永久性的標記，不可擦除，不會失效變形脫落，適合防偽防竄貨，實現產品可追溯性的要求。

4. 激光加工系統本身是一套計算機系統，可以方便的編排、修改，有跳號、隨機碼等功能，實現產品唯一編碼的要求，適合于個性化加工，對小批量多批次的加工更有優勢。

5. 標記效果精美，工藝美觀，精度較高，可提升產品檔次，提高產品附加值。

6. 線寬可小到10μm，深度可達10μm以下，可對“毫米級”尺寸大小的零件表面進行標記。

7. 低耗材，無污染，節能環保，符合歐洲環保標準，符合醫藥行業GMP要求。

8. 加工成本低廉。設備的一次性投資較貴，但連續的、大量的加工最終使每個零件的加工成本降低下來。

9. 加工方式靈活。可通過透明介質對內部工件進行加工，易于導向、聚焦，實現方向變換，極易與數控系統配合。

1．根據激光器分類

1)激光器分類

激光器分為固體激光器(釔鋁石榴石YAG和釩酸釔YVO4)、氣體激光器(He-Ne激光器、CO2激光器)兩類。

①氧化碳(CO2)激光打標機，用CO2氣體作為激活媒介，發射出紅外區域的10600nm的光波。這類激光器有兩種不同的形式。

a．脈沖式激光器。利用掩模方法，以短脈沖激光能量產生標記或圖文。但因為不同的標記需要采用不同的遮擋物，更改標記需要較長的時間。

b．連續式激光器。采用光筆形式，只有1個能級，技術要求不高，成本低，設備簡單，但輸出能量高，效率高，廣泛用于塑料的激光標記印刷。

②釔鋁石榴石激光打標機。激活媒介是固體，激光器發射出接近紅外線區域的1060nm的光波，有連續式、光筆式兩種，通過改變輸出能量，可得到不同強度的激光束。打標工藝有焦化法(深色標記)、發泡法(淺色標記)和燒蝕法(雕刻標記)，標記質量極好。

③準分子激光打標機。可發射出紫外范圍的光波(100～400nm)，激活媒介由氦、氬、氪、氖氣體和氯、氟、溴、碘等鹵素組成的混合物構成。

2)二氧化碳激光與YAG固體激光打標機的區別

①適用材料不同。因其波長不同，二氧化碳激光打標機只能用于非金屬材料打標；YAG固體激光打標機既能用于非金屬材料打標，也能用于金屬材料打標。

②所用耗材不同。二氧化碳激光打標機的主要耗材是混合氣體和激光管，另外鍺鏡片也是易損件，價格比較昂貴；YAG固體激光打標機的主要耗材是泵浦燈(脈沖式激光器使用氙燈，連續式激光器使用氪燈)，價格低廉。

2．根據激光輸出形式分類

激光打標機根據激光的輸出形式不同，可分為固體掩模式，氣體掩模式、機械掃描式、振鏡掃描式等類型。

3．激光打標機的選型

激光打標機的選型主要是根據需要印標產品的材質、產量和標記面積決定，選型原則如下。

1)固體掩模式激光打標機

適用于非金屬材料、標記面積在￠7mm的柱面內，大批量生產的產品，如電子元件等。

2)氣體掩模式激光打標機

適用于非金屬材料，標記面積在￠20mm的柱面內、大批量生產的產品，如電子元件、塑料瓶、煙酒和食品包裝容器等。

3)機械掃描式激光打標機

適用于單個標記面積在80mm ×100mm范圍內，單班產量為數千件的產品。

4)振鏡掃描式激光打標機

適用于單個標記面積在￠300mm的柱面內、單班產量為數萬件的產品。