Lasermärgistusmasinate soojusemõjutatud tsooni reguleerimise meetodid

Lasermärgistusmasin on seade, mis kasutab kõrge energiatihedusega laserkiirt materjalide pinnale jäädvate märkide tegemiseks. Märgistamisprotsessi käigus tekitab laser soojusenergia materjali pinnal ja selle ümbruses, moodustades soojusest mõjutatud tsooni (HAZ). See tsoon võib põhjustada värvimuutusi, põlemist või kohalikku pinge, mis mõjutab märgistuse kvaliteeti. Artiklis analüüsitakse HAZ-i kolmes aspektis: tekkimise mehhanism, mõjutavad tegurid ja kontrollimeetodid.

1. Soojusest mõjutatud tsooni tekkimise mehhanism

Lasermärgistamise ajal fokusseeritakse laserikiir töödeldava pinnale fokusseerimissüsteemi kaudu. Materjal neelab laserenergia, soojeneb kiiresti ja toimub kohalik aurustumine või sulamine. See ala, mis pole täielikult aurustunud, soojeneb edasi soojusjuhtivuse tõttu, moodustades nii soojuse mõjutatud tsooni. Soojuse mõjutatud tsooni peamised omadused on järgmised:

Sõltuvus laigusuurusest: suuremad laserilaigud jaotavad soojust laiemale alale, mis viib suurema soojuse mõjutatud tsooni tekkimiseni.

Materjali soojusjuhtivus: metallid, millel on kõrge soojusjuhtivus, levitavad soojust kiiresti, mis põhjustab suurema soojuse mõjutatud tsooni, samas kui materjalid, millel on madal soojusjuhtivus, piiravad soojust, tulemuseks väiksem soojuse mõjutatud tsoon.

Impulsienergia ja -kestus: kõrge võimsus, pikad impulssid või pidev-lainerežiimid suurendavad soojuse difusiooni.

2. Soojuse mõjutatud tsooni suurust mõjutavad tegurid

Laseri võimsus
Kõrgem võimsus viib suurema energiaga neelamiseni, kiiremale pinnatempli tõusule ja laiemale soojuse difusioonile, suurendades seega soojuse mõjutatud tsooni.

Impulsi laius ja korduskiirus
Lühikeste impulssidega laserid kontsentreerivad energiat, piirates soojusala fookuspiirkonda ja vähendades soojuse mõjutatud tsooni (HAZ). Pikemad impulssid või kõrgem korduskiirus võivad põhjustada soojuse kogunemist, suurendades HAZ-i.

Punta suurus ja fokuseerimispositsioon
Väikesed, täpselt fokuseeritud punnid kontsentreerivad soojust, tootes selgeid märke. Suured punnid või valesti fokuseerimine hajutavad soojust ja suurendavad HAZ-i.

Skaneerimissürve
Aeglane skannimine põhjustab selle, et laser viibib pikema aja samal alal, suurendades soojuse kogunemist. Kiirem skannimine vähendab kohalikku temperatuuritõusu ja kahandab HAZ-i.

Materjali omadused
Materjali soojusjuhtivus, neeldumisaste ja sulamistemperatuur mõjutavad otseselt soojuse levikut. Näiteks alumiiniumil ja vasele on kõrge soojusjuhtivus ja suur HAZ, samas kui plastidel ja keraamilistel materjalidel on väiksem HAZ.

3. Soojuse mõjutatud tsooni reguleerimise meetodid

Optimeerige laserenergia ja impulssparameetreid
Reguleerige võimsust, pulse laiust ja korduskiirust materjali omaduste järgi, et keskendada energia fookuspunktis ilma liigse difusioonita. Lühikesed pulsid kõrge tipuvõimsusega vähendavad tõhusalt soojusmõjutatud tsooni (HAZ).

Reguleerige fokuseerimissüsteemi
Valige sobiv kaugusega lääts ja veenduge, et fookuspunkt asuks täpselt materjali pinnal, et takistada soojuse hajumist. Väiksemad paigutusuurused vähendavad HAZ-i.

Suurendage skanneerimiskiirust
Suurendage galvanomeetriliste skannerite või XY-etappide kiirust, et vähendada laserikiiluviibimisaega ja minimeerida kohalikku soojuse kogunemist.

Mitmeastmeline või mitmekordne märgistamine
Tumedatele või paksematele materjalidele kasutage mitut madalaenergiaga läbiminekut, et järk-järgult koguneda soojus ilma liiga suure HAZ-i loomiseta.

Abijahutus
Kasutage märgistamise ajal õhupuhumist või veepihustust, et eemaldada pinnase soojus ja kontrollida soojuse levikut.

Valige sobiv laserlaine pikkus
Materjalid neelavad erinevaid lainepikkusi erinevalt. Sobiva lainepikkuse valimine parandab märgistamise efektiivsust ja vähendab soojuse levikut, kontrollides nii soojusmõjutatud tsooni.

Soojusmõjutatud tsoon on vältimatu nähtus lazeriga märgistamisel. Siiski saab tsooni suurust efektiivselt kontrollida, optimeerides laserenergiat, impulssparameetreid, fokuseerimissüsteemi, skannimiskiirust ning rakendades jahutusmeetmeid, tagades sellega märgistamise kvaliteedi. Soojusmõjutatud tsooni kontrollimine parandab mitte ainult märgistamise selgust ja täpsust, vaid vähendab ka materjali deformatsiooni ja pinnakahjustusi, mistõttu on see oluline tehnoloogia kõrge täpsusega lazermärgistamisel.