Метады кантролю зоны, падвергнутай цеплавому ўздзеянню, для лазерных маркіроўшчыкаў

Лазерны маркіроўшчык — гэта прылада, якая выкарыстоўвае лазерны пучок высокай шчыльнасці энергіі для стварэння сталых адзнак на паверхні матэрыялаў. Падчас працэсу маркіроўкі лазер стварае цеплыню на паверхні матэрыялу і яго навакольнай вобласці, фармуючы зону, падвeргнутую цеплавому ўздзеянню (HAZ). Зона, падвeргнутая цеплавому ўздзеянню, можа выклікаць змяненне колеру, падпаліванне або лакалізаваны стрэс, што ўплывае на якасць маркіроўкі. У гэтай артыкуле аналізуюцца тры аспекты HAZ: механізм утварэння, фактары ўплыву і метады кантролю.

1. Механізм утварэння зоны, падвeргнутай цеплавому ўздзеянню

Падчас лазернай маркіроўкі пучок лазера факусуецца на паверхні заготовак праз сістэму факусіроўкі. Матэрыял паглынае лазерную энэргію, хутка награваецца і падвяргаецца мясцоваму выпарэнню ці плаўленню. Аточальная вобласць, якая поўнасцю не выпарылася, награваецца ў выніку цеплаправоднасці, утвараючы зону тэрмічнага ўздзеяння. Асноўныя характарыстыкі ЗТУ ўключаюць:

Залежнасць ад памеру пятна: большыя лазерныя пятны распаўсюджваюць цепла на большай плошчы, што прыводзіць да павелічэння ЗТУ.

Цеплаправоднасць матэрыялу: металы з высокай цеплаправоднасцю хутка рассейваюць цепла, што прыводзіць да павелічэння ЗТУ, у той час як матэрыялы з нізкай цеплаправоднасцю ўтрымліваюць цепла, што прыводзіць да паменшэння ЗТУ.

Энергія і працягласць імпульсу: высокая магутнасць, доўгія імпульсы ці рэжым непарыўнай хвалі маюць тэндэнцыю павялічваць дыфузію цяпла.

2. Фактары, якія ўплываюць на памер зоны тэрмічнага ўздзеяння

Магчымасць лазара
Вышэйшая магутнасць прыводзіць да большага паглынання энергіі, хуткага павышэння тэмпературы паверхні і шырокай дыфузіі цяпла, павялічваючы ЗТУ.

Шырыня імпульсу і частата паўтору
Лазеры кароткіх імпульсаў канцэнтруюць энергію, абмяжоўваючы цеплавы ўплыў у факуснай кропцы і змяншваючы зону цяплавога ўздзеяння (HAZ). Даўгія імпульсы ці высокая частата паўтору могуць накапляць цяпло, павялічваючы HAZ.

Памер плямы і становішча факусу
Малыя дакладна сфакусаваныя плямы канцэнтруюць цяпло, забяспечваючы чыстае маркіраванне. Вялікія плямы ці няправільная фокусіроўка рассейваюць цяпло і павялічваюць HAZ.

Хуткаść сканавання
Павольнае сканаванне прыводзіць да таго, што лазер доўжэй знаходзіцца на адным участку, павялічваючы накапленне цяпла. Хуткае сканаванне зніжае лакальны рост тэмпературы і памяншае HAZ.

Матэрыяльныя характарыстыкі
Цеплаправоднасць, каэфіцыент паглынання і тэмпература плаўлення матэрыялу непасрэдна ўплываюць на распаўсюджванне цяпла. Напрыклад, алюміній і медь маюць высокую цеплаправоднасць і вялікую зону HAZ, тады як пластык і кераміка маюць меншую HAZ.

3. Метады кантролю зоны цяплавога ўздзеяння

Аптымізацыя магутнасці лазера і параметраў імпульсу
Рэгулюйце магутнасць, працягласць імпульсу і частату паўтору ў залежнасці ад уласцівасцей матэрыялу, каб сканцэнтраваць энергію ў фокусе без надмернага распаўсюджвання. Кароткія імпульсы з высокай пікавай магутнасцю эфектыўна памяншаюць зону цеплавога ўздзеяння (HAZ).

Рэгуляванне сістэмы факусіроўкі
Выберыце лінзу з падыходнай факуснай адлегласцю і пераканайцеся, што фокус знаходзіцца дакладна на паверхні матэрыялу, каб прадухіліць рассеянне цяпла. Меншыя памеры пятна памяншаюць зону цеплавога ўздзеяння (HAZ).

Павялічце хуткасць сканавання
Павялічце хуткасць гальванаметрычных сканераў або XY-этапаў, каб скараціць час экспазіцыі лазера і зменшыць накопленне цяпла ў лакальных вобласцях.

Маркироўка з некалькімі праходамі ці паэтапна
Для цёмных або тоўстых матэрыялаў выкарыстоўвайце некалькі праходаў з нізкай энергіяй, каб пацягліцца накопліваць цяпло без стварэння надмернай зоны цеплавога ўздзеяння (HAZ).

Дапаможнае ахалоджванне
Выкарыстоўвайце падачу паветра або вадзяное ахалоджванне падчас маркироўкі, каб выдаліць цяпло з паверхні і кантраляваць распаўсюджванне цяпла.

Выберыце падыходную даўжыню хвалі лазера
Матэрыялы па-рознаму ўбіраюць розныя даўжыні хваль. Выбар адпаведнай даўжыні хвалі палепшвае эфектыўнасць маркіроўкі і змяншае распаўсюд жару, што дазваляе кантраляваць зону цяплавога ўздзеяння (HAZ).

Зона цяплавога ўздзеяння — гэта непазбежнае з'ява пры лазернай маркіроўцы. Аднак шляхам аптымізацыі магутнасці лазера, параметраў імпульсу, сістэмы факусіроўкі, хуткасці сканавання і выкарыстання мер ахалоджвання можна эфектыўна кантраляваць памер зоны HAZ, забяспечваючы якасць маркіроўкі. Кантроль зоны HAZ не толькі палепшвае чысціню і дакладнасць маркіроўкі, але і змяншае дэфармацыю матэрыялу і паверхневыя пашкоджванні, што робіць яго ключавой тэхналогіяй для высокадакладнай лазернай маркіроўкі.