Типы лазерной гравировки: абляционная, вогнутая, выпуклая
Лазерная гравировка — это субтрактивный производственный процесс, в котором используется лазер для испарения материала, создавая на поверхности постоянную метку желаемой формы или рисунка.
Хотя все гравюры выглядят одинаково, есть существенные различия в их техпроцессе и применении.
В зависимости от схемы удаления материала и глубины лазерная гравировка может быть разделена на разные категории.
В этой статье обсуждаются различные типы лазерной гравировки, а также типы используемых лазеров и материалы, которые можно обрабатывать с помощью лазера.
Виды лазерной гравировки
Лазерную гравировку можно разделить на три основных типа: лазерная абляция, вогнутая лазерная гравировка и выпуклая лазерная гравировка. Каждая из этих лазерных гравировок отличается друг от друга режимом работы, глубиной гравировки и типом создаваемых ими контуров.
Помимо этого, некоторые специальные виды лазерной гравировки включают глубокую лазерную гравировку, лазерную маркировку и лазерное травление.
Как правило, по мере увеличения глубины гравировки требования к более высокой мощности лазера также возрастают, тем самым увеличивая стоимость лазерного гравера , необходимого для работы.
Лазерная абляция
Лазерная абляция — это процесс, при котором слои материала удаляются путем облучения лазерным лучом поверхности и ее испарения.
Это может быть достигнуто с помощью непрерывного или импульсного лазерного луча.
Импульсный лазерный луч, как следует из названия, работает в виде коротких импульсов высокоэнергетического лазера, и объем удаляемого материала зависит от продолжительности импульса.
Короткоимпульсные лазерные лучи могут точно гравировать или резать материалы с минимальной зоной термического влияния, так что окружающая область материала не подвергается воздействию тепла.
Каждый материал имеет порог абляции. Как только этот порог превышен, облучаемая область испаряется в виде дыма.
Некоторые материалы, такие как алюминий, быстрее достигают порога абляции, если они предварительно нагреты. Таким образом, они могут быть выгравированы лазером быстрее и глубже.
Предварительный нагрев можно осуществить с помощью нагревательных пластин в рабочей зоне лазерного станка.
Лазерная абляция имеет множество применений в различных областях медицины, таких как офтальмология, общая хирургия, ЛОР, стоматология и т. д.
Вогнутая лазерная гравировка
Вогнутая гравировка — это процесс, при котором лазерный луч следует по траектории требуемого рисунка, в результате чего создается рисунок в виде пустот.
В результате гравировка приобретает вогнутую форму, а материал вокруг рисунка остается нетронутым.
Постоянная энергия лазера поддерживается на протяжении всего процесса для гравировки простых форм, таких как тексты и цифры, методом вогнутой гравировки.
С другой стороны, энергия лазера варьируется при гравировке деталей с темными и светлыми контрастными областями.
Вогнутая гравировка обычно использует растровые рисунки для удаления материала в желаемой форме, что делает ее идеальной для создания сложных рисунков с высоким уровнем детализации.
Выпуклая лазерная гравировка
В отличие от вогнутой гравировки, этот процесс работает на части вокруг рисунка.
Выпуклая гравировка удаляет материал вокруг рисунка, тем самым создавая приподнятый рисунок.
Этот тип гравировки обычно используется для вырезания букв, графических контуров и других минимальных узоров, не требующих высокого уровня детализации.
Здесь энергия лазера одинакова во всех точках рисунка.
Вы должны быть осторожны с настройками мощности лазера и толщиной материала. Так как вы гравируете свой дизайн, обожженные края могут быть более заметными.
Хотя выпуклая гравировка не позволяет получить детальную гравировку, она идеально подходит для создания сложных узоров, обеспечивая при этом структурную целостность заготовки.
Специальные лазерные методы для создания перманентной метки
Глубокая лазерная гравировка
Глубокая лазерная гравировка отличается от обычной лазерной гравировки глубиной и обычно используется для выполнения трехмерной лазерной гравировки .
Основным недостатком лазерной гравировки по сравнению с гравировкой с ЧПУ является возможность гравировки на глубине. Этот недостаток можно преодолеть, используя мощный лазер.
Мощный импульсный волоконный лазер, обычно мощностью 100 Вт или выше, используется для глубокой гравировки на металлах, тогда как CO 2 -лазер с номинальной мощностью более 100 Вт идеально подходит для глубокой гравировки на дереве.
Стандартная лазерная гравировка имеет максимальную глубину около 0,02 дюйма, в то время как глубокая лазерная гравировка может иметь глубину около 0,02–0,125 дюйма.
Это дает возможность гравировать на разной глубине для создания трехмерных форм на поверхности заготовки.
Помимо мощности лазера, фокусирующая линза также играет важную роль в создании глубоких лазерных гравировок.
Фокусирующая линза с плотным пятном сможет сфокусировать лазер и достичь интенсивности энергии, необходимой для глубокой гравировки.
Мощный лазер может работать быстрее, но он также создает риск ожога или обесцвечивания поверхности.
Таким образом, вы должны выбрать такой уровень мощности, чтобы вы могли выполнять лазерную гравировку на максимальной скорости, не сжигая материал.
Глубокая гравировка нержавеющей стали снимает верхний защитный слой и снижает ее антикоррозионные свойства.
Поэтому рекомендуется покрасить или хромировать выгравированную поверхность, чтобы она снова стала устойчивой к ржавчине.
Глубокая лазерная гравировка используется для создания логотипов, штампов, иллюстраций, вкладышей в формы, рисунков, текстов, серийных номеров и штрих-кодов на поверхности различных материалов.
Лазерная Маркировка
Для лазерной маркировки требуется сравнительно маломощный лазерный станок. Лазерное тепло окисляет поверхность материала и оставляет черную метку.
Это создает высококонтрастную постоянную метку на поверхности заготовки без удаления материала.
Следует отметить, что лазерную маркировку иногда также называют «лазерной темной маркировкой» или «лазерной окраской».
УФ-лазеры чаще всего используются для маркировки материалов, поскольку они имеют сравнительно более низкую рабочую температуру, что предотвращает их перегрев материала и его испарение.
Лазерное травление
Лазерное травление похоже на лазерную гравировку. Основное их отличие заключается в глубине воздействия лазера на материал.
Лазерное травление либо расплавляет материал, либо испаряет область для создания гравировки.
Обычно это влияет на материал на максимальной глубине около 1/1000 дюйма.
Лазерное травление не вызывает значительных изменений поверхности, но изменяет качество поверхности металла и создает высококонтрастную маркировку.
Его можно выполнять на анодированных, покрытых металлом или голых металлических поверхностях.
Материалы, совместимые с лазерной гравировкой
При использовании соответствующего типа лазера и оптимальной мощности лазерная гравировка может использоваться на различных материалах для получения постоянной маркировки.
| Материал | Ссылка на руководство |
|---|---|
| Акрил | Лазерная резка и гравировка акрила |
| Стакан | Лазерная резка стекла без сколов |
| Древесина | Лазерная резка дерева |
| Пластмассы | Лазерная резка и гравировка пластика |
| Латунь | Лазерная гравировка латуни |
| Кожа | Лазерная резка и гравировка кожи |
| Ткань | Лазерная резка ткани без осыпания |
| Алюминий | Лазерная резка и гравировка алюминия |
Схема лазерной гравировки и резки
В таблицах ниже я перечислил настройки мощности лазера для гравировки и резки различных материалов.
| Материал | СО2-лазер мощностью 60 Вт (скорость в дюйм/мин, % мощности) | Диодный лазер 5,6 Вт (скорость в изобр./мин, % мощности) | Волоконный лазер 30 Вт (скорость в изобр./мин, % мощности) |
|---|---|---|---|
| Акрил | 236, 22 | 39, 100 | |
| Стекло (Растр) | 590, 70 | 30, 70 | |
| Древесина | 236, 22 | 40, 100 | |
| Анодированный алюминий | 700, 35 | 40, 100 | 470, 100 |
| Кожа | 460, 20 | 40, 100 | |
| Керамический | 700, 65 | 39, 100 |
Следует отметить, что материал для лазерной гравировки, содержащий ПВХ или винил, может выделять вредные пары, которые могут повредить машину и причинить вред оператору.
Поэтому важно проверять состав материала перед гравировкой под лазером.
Различные типы лазеров
Ультрафиолетовые (УФ) Лазеры
УФ-лазер также называют голубым лазером или холодным лазером, потому что он работает при сравнительно более низкой температуре, чем волоконный и углекислотный лазеры
Его свойство создавать высококонтрастную маркировку при относительно низких температурах позволяет ему работать с пластиками, такими как полиэтилен (ПЭ), поливинилхлорид (ПВХ), которые склонны к плавлению при обработке лазером.
УФ-лазеры также могут гравировать на дереве, стекле, ткани и бумаге. Но его нельзя использовать для глубокой лазерной гравировки.
Благодаря низкой зоне термического влияния УФ-лазеры обычно используются для гравировки медицинских и фармацевтических изделий.
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры — это твердотельные лазеры, работающие в диапазоне длин волн инфракрасного излучения от 780 до 2200 нм.
По сравнению с лазерами на СО 2, их более низкая длина волны позволяет им иметь меньший размер пятна и легко поглощаться металлами.
Волоконные лазеры лучше всего подходят для маркировки, травления и гравировки металлов. При использовании в сочетании с усилителем ( MOPA ) волоконные лазеры также могут использоваться для цветной гравировки.
Они также предлагают значительное преимущество перед другими лазерами с точки зрения длительного срока службы и низких эксплуатационных расходов.
СО 2 лазеры
Лазеры CO 2 работают на длине волны 10 600 нм (10,6 мкм). Из-за большой длины волны размер пятна больше по сравнению с волоконными и УФ-лазерами.
Более длинная длина волны делает CO 2 -лазеры подходящими для гравировки практически на всех неметаллических материалах, таких как дерево, стекло, ткани, кожа и камень.
Эти лазеры обладают высокой выходной мощностью и лучше всего подходят для глубокой гравировки.
Лазеры на CO 2 имеют меньший срок службы и более высокие затраты на техническое обслуживание по сравнению с волоконными лазерами.
Диодные лазеры
Диодные лазеры являются твердотельными лазерами. Как правило, они имеют низкую мощность.
Диодные лазеры могут гравировать на фанере, акриле, керамике, нержавеющей стали, алюминии, коже и картоне. Обычно они не используются при глубокой лазерной гравировке.
Эти лазеры работают в видимом спектре света и имеют длину волны 550–950 нм.
На этой длине волны он может гравировать на большинстве металлов и неметаллов.
Применение лазерной гравировки
Некоторые из основных применений лазерной гравировки — это маркировка наград, трофеев, штрих-кодов / QR на деталях машин, электронных устройств, медицинских устройств, знаков и значков.
В зависимости от типа лазера и мощности лазерного станка с помощью лазерных граверов можно обрабатывать материалы различной плотности.
Последние мысли
Лазерная гравировка имеет множество применений благодаря своей точности и универсальности. От любителей до предприятий лазерная гравировка стала важной частью современного производства.
В то время как лазерная гравировка идеально подходит для гравировки линий и кривых, подобно процессу резки, вогнутая лазерная гравировка рекомендуется для задач, требующих переменного контраста, таких как гравировка фотографии.
С другой стороны, выпуклые гравюры идеально подходят для изделий, где необходимо выгравировать минималистичные рисунки.
Наиболее часто используемые лазеры для гравировки — это CO 2 -лазеры, УФ-лазеры, диодные лазеры и волоконные лазеры.
В то время как CO 2 -лазеры идеально подходят для гравировки неметаллов, волоконные лазеры лучше работают с металлами. Оба этих лазера доступны с высокой выходной мощностью, что делает их идеальными для глубокой лазерной гравировки.
С другой стороны, диодные лазеры и УФ-лазеры могут гравировать как металлы, так и неметаллы, но их низкая выходная мощность не позволяет выполнять глубокую лазерную гравировку.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать волоконные лазеры для гравировки стекла и дерева?
Нет, вы не можете использовать волоконные лазеры для гравировки стекла и дерева, потому что у них очень короткая длина волны (от 780 до 2200 нм). Следовательно, они частично поглощаются древесиной и создают тепловые пятна. Эти горячие пятна могут привести к воспламенению древесины. Однако вы можете выгравировать стекло, поместив пластину из нержавеющей стали под стекло. Волоконный лазер будет проходить через стекло и гравировать на стальной пластине, оставляя четкий отпечаток на задней части стекла.
Безопасна ли лазерная гравировка и резка ПВХ?
Нет, гравировать или резать ПВХ (поливинилхлорид) небезопасно, потому что при испарении ПВХ выделяется газообразный хлор, опасный для человека. Если вы собираетесь работать с ПВХ, убедитесь, что у вас есть очень хорошо проветриваемое помещение с мощной системой подачи воздуха для удаления паров, исходящих от материала.
