激光打标机在工业中的应用

激光打标机技术应用工业加工中

激光打标机技术作为一种现代精密加工方法，与腐蚀，气动加工等相比，具有独特的优势：采用激光做加式手段，与工件之间没有加工力的作用，具有无接触，无切削力，热影响小的优点，保证了工件的原有精度。同时，材料的适应性较广，可以在多种材料的表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好。

激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别使用于自动化加式和特殊面加工。且加式方式灵活，既可以适应实验室式的单项设计的需要，也可以满足工业化大批量生产的要求。

激光刻划精细，线条可以达到毫米和微米量级，采用激光标刻技术制作的标记伪造和更改都非常困难，对产品防伪为重要。

激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，可以打出各种文字，符号和图案，易于用软件设计标刻图样，更改标记内容，适应现代化生产高效率，快节奏的要求。

激光加工没有污染源，是一种清洁无污染的高环保加工技术。

激光打标机已被广泛应用于各行各业，为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。随着现代激光标刻应用领域的不断扩展，对激光制造的设备系统小型化，高效率和集成化的要求也越来越高，新型高效率光纤激光技术的开发成功，必将对此产生极大的推动。

激光打标机原理：

“热加工”――具有较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，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

“冷加工”――具有很高负荷能理的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键冷剥离，因而对被加式表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。

激光打标属于激光加工的一种，利用高能量密度的激光，在工件表面灼烧蚀刻出永久性的文字或图案。

激光打标机分类与选型:

根据不同的材料，对不同波长的激光吸收不同的特性，一般把激光打标机分为两大类，一类是采用YAG激光器，适合加工金属材质和大部分的非金属材质，如铁、铜、铝、金、银等金属和各类合金，还有ABS料、油墨覆层、环氧树脂等等。另一类采用CO2激光器，只能加工非金属材质，如木头、纸张、亚克力、玻璃等等。有些材料同时适用于两种类型的激光打标机，但标识的工艺效果会有差异。

YAG打标机包括灯泵浦、半导体和光纤三大类，CO2打标机包括射频管和玻璃管两大类，这五种产品构成了激光打标机的标准机型。针对不同用户的实际需求，配以不同的外形结构、夹具工装、量身定做的软件系统，构成完善的激光标识解决方案。

相对于气动打标、电腐蚀、丝印、喷码机、机械雕刻等传统的标记方式，激光标识具有以下优势：

1. 激光加工为光接触，非机械接触，没有机械应力，所以特别适合在高硬度（如硬质合金）、高脆性（如太阳能硅片）、高熔点及高精度（如精密轴承）要求特别高的等场合使

用。

2. 激光加工的能量密度很大，时间短，热影响区小，热变形小，热应力小，不会影响内部电气性能。特别是532μm，355μm，266μm激光的冷加工，适合特殊材质的精密加工。

3. 激光直接灼烧蚀刻，为永久性的标记，不可擦除，不会失效变形脱落，适合防伪防窜货，实现产品可追溯性的要求。

4. 激光加工系统本身是一套计算机系统，可以方便的编排、修改，有跳号、随机码等功能，实现产品唯一编码的要求，适合于个性化加工，对小批量多批次的加工更有优势。

5. 标记效果精美，工艺美观，精度较高，可提升产品档次，提高产品附加值。

6. 线宽可小到10μm，深度可达10μm以下，可对“毫米级”尺寸大小的零件表面进行标记。

7. 低耗材，无污染，节能环保，符合欧洲环保标准，符合医药行业GMP要求。

8. 加工成本低廉。设备的一次性投资较贵，但连续的、大量的加工最终使每个零件的加工成本降低下来。

9. 加工方式灵活。可通过透明介质对内部工件进行加工，易于导向、聚焦，实现方向变换，极易与数控系统配合。

1．根据激光器分类

1)激光器分类

激光器分为固体激光器(钇铝石榴石YAG和钒酸钇YVO4)、气体激光器(He-Ne激光器、CO2激光器)两类。

①氧化碳(CO2)激光打标机，用CO2气体作为激活媒介，发射出红外区域的10600nm的光波。这类激光器有两种不同的形式。

a．脉冲式激光器。利用掩模方法，以短脉冲激光能量产生标记或图文。但因为不同的标记需要采用不同的遮挡物，更改标记需要较长的时间。

b．连续式激光器。采用光笔形式，只有1个能级，技术要求不高，成本低，设备简单，但输出能量高，效率高，广泛用于塑料的激光标记印刷。

②钇铝石榴石激光打标机。激活媒介是固体，激光器发射出接近红外线区域的1060nm的光波，有连续式、光笔式两种，通过改变输出能量，可得到不同强度的激光束。打标工艺有焦化法(深色标记)、发泡法(浅色标记)和烧蚀法(雕刻标记)，标记质量极好。

③准分子激光打标机。可发射出紫外范围的光波(100～400nm)，激活媒介由氦、氩、氪、氖气体和氯、氟、溴、碘等卤素组成的混合物构成。

2)二氧化碳激光与YAG固体激光打标机的区别

①适用材料不同。因其波长不同，二氧化碳激光打标机只能用于非金属材料打标；YAG固体激光打标机既能用于非金属材料打标，也能用于金属材料打标。

②所用耗材不同。二氧化碳激光打标机的主要耗材是混合气体和激光管，另外锗镜片也是易损件，价格比较昂贵；YAG固体激光打标机的主要耗材是泵浦灯(脉冲式激光器使用氙灯，连续式激光器使用氪灯)，价格低廉。

2．根据激光输出形式分类

激光打标机根据激光的输出形式不同，可分为固体掩模式，气体掩模式、机械扫描式、振镜扫描式等类型。

3．激光打标机的选型

激光打标机的选型主要是根据需要印标产品的材质、产量和标记面积决定，选型原则如下。

1)固体掩模式激光打标机

适用于非金属材料、标记面积在￠7mm的柱面内，大批量生产的产品，如电子元件等。

2)气体掩模式激光打标机

适用于非金属材料，标记面积在￠20mm的柱面内、大批量生产的产品，如电子元件、塑料瓶、烟酒和食品包装容器等。

3)机械扫描式激光打标机

适用于单个标记面积在80mm ×100mm范围内，单班产量为数千件的产品。

4)振镜扫描式激光打标机

适用于单个标记面积在￠300mm的柱面内、单班产量为数万件的产品。