نشان‌گذاری لیزری چقدر طول می‌کشد؟

دوام نشان‌گذاری لیزری توسط نوع لیزر، ویژگی‌های مواد، عمق نشان‌گذاری و مکانیسم تغییر شکل سطح تعیین می‌شود. حالت‌های اصلی نشان‌گذاری شامل تغییر رنگ سطحی، خراش‌دهی میکرو، ذوب مجدد و حکاکی عمیق است. لیزرهای مختلف در مورد فلزات، پلاستیک‌ها، شیشه و مواد آلی، ویژگی‌های جذب انرژی متفاوتی از خود نشان می‌دهند؛ بنابراین دوام آن‌ها نیز به همین ترتیب متفاوت است.

الف. دوام نشان‌گذاری با لیزر فیبری

لیزرهای فیبری معمولاً در طول موج 1064 نانومتر کار می‌کنند و برای مواد فلزی مناسب هستند و بازده بالایی در جذب انرژی روی سطوح فلزی ارائه می‌دهند. حالت‌های اصلی علامت‌گذاری آن‌ها شامل تغییر رنگ اکسیدی، ذوب سطحی، حکاکی سطحی و حکاکی عمیق است.

1. مواد فلزی

فولاد ضدزنگ، فولاد کربنی، آلومینیوم، مس
لیزرهای فیبری می‌توانند عمق حکاکی بین 0.01 تا 0.5 میلی‌متر را ایجاد کنند (بسته به توان و تعداد عبور اسکن). حکاکی عمیق به عنوان یک علامت دائمی روی مواد فلزی در نظر گرفته می‌شود و از نظر تئوری می‌تواند به مدت کل عمر مفید ماده دوام داشته باشد و تحت تأثیر اصطکاک، خوردگی یا تخریب ناشی از UV قرار نمی‌گیرد.
تغییر رنگ سطحی (مانند علامت‌گذاری سیاه یا علامت‌گذاری رنگی) مبتنی بر تغییر لایه اکسیدی است؛ دوام آن در شرایط سایش شدید یا محیط‌های خورنده کاهش می‌یابد، اما در شرایط عادی چندین سال پایدار باقی می‌ماند.

2. مواد پلاستیکی

لیزرهای فیبری باعث کربنی شدن، کف کردن یا تغییر رنگ در پلاستیک‌ها می‌شوند. به دلیل محدودیت مقاومت حرارتی بستر پلاستیکی، عمق علامت‌گذاری معمولاً کمتر از 0.05 میلی‌متر است.

دوام به مقاومت پلاستیک در برابر UV و دمای محیط بستگی دارد و معمولاً بین 3 تا 10 سال طول می‌کشد.

قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض هوای آزاد ممکن است باعث پیر شدن بستر شود و خوانایی علامت را کاهش دهد.

II. دوام علامت‌گذاری با لیزر UV

لیزرهای UV در طول موج 355 نانومتر کار می‌کنند و فرآیند «پردازش سرد» را انجام می‌دهند و برای پلیمرها، شیشه و برخی فلزات مناسب هستند. واکنش اصلی سطحی، شکست پیوندهای فتوشیمیایی با حداقل منطقه تحت تأثیر حرارتی است.

1. مواد پلاستیکی

لیزرهای UV علامت‌هایی با کنتراست بالا روی پلاستیک‌ها ایجاد می‌کنند که شامل تغییر رنگ یکنواخت و لبه‌های ظریف کاراکتر هستند.

عمق علامت‌گذاری معمولاً کمتر از 0.02 میلی‌متر است.

دوام به مقاومت ماده در برابر تخریب فتوشیمیایی بستگی دارد و معمولاً بیش از 5 تا 10 سال طول می‌کشد.

لیزرهای UV برای حکاکی عمیق مناسب نیستند؛ بنابراین مقاومت سایشی آنها کمتر از حکاکی عمیق با لیزر فیبر روی فلزات است.

2. مواد شیشه‌ای

لیزرهای UV می‌توانند ساختارهای ترک ریز یا اچینگ سطحی با عمق حکاکی حدود 0.005 تا 0.03 میلی‌متر روی سطوح شیشه ایجاد کنند.

این نوع حکاکی دائمی است و در طول زمان محو نمی‌شود.

پایداری بلندمدت در حکاکی شیشه‌های نوری، شیشه‌های دارویی و شیشه‌های الکترونیکی رایج است.

3. مواد فلزی

لیزرهای UV باعث ایجاد زبری بسیار سطحی یا تغییر رنگ کم‌عمق روی فلزات می‌شوند که عمق آن محدود است.

دوام آن در محیط‌های پر اصطکاک کافی نیست.

معمولاً برای علائم با دقت بالا مانند کدهای QR و شماره‌های سریال استفاده می‌شود، اما برای حکاکی عمیق مناسب نیست.

III. دوام حکاکی لیزر CO₂

لیزرهای CO₂ در طول موج 10.6 میکرومتر کار می‌کنند و بازده جذب بالایی در مواد آلی دارند. این لیزرها برای چوب، چرم، کاغذ، شیشه و سرامیک مناسب هستند.

1. چوب، چرم، کاغذ

مکانیسم علامت‌گذاری شامل کربنیزاسیون یا آبلیشن است که عمق آن بین 0.1 تا 1 میلی‌متر متغیر است.

این علائم دائمی هستند، اما در محیط‌های پر اصطکاک یا مرطوب، پیر شدن ماده ممکن است باعث کمرنگ شدن علامت شود.

در شرایط داخلی، این علائم می‌توانند به مدت سال‌ها پایدار بمانند.

2. شیشه

لیزرهای CO₂ با ایجاد ترک‌های ریز روی سطح شیشه، اثر ماتی ایجاد می‌کنند.

این نوع علامت‌گذاری دائمی است و با گذشت زمان کمرنگ نمی‌شود.

لایه خشن‌شده ممکن است تا حدی در اثر اصطکاک مکانیکی قوی صاف شود، اما به طور کامل قابل حذف نیست.

3. پلاستیک‌ها

پلاستیک‌ها تنوع زیادی در جذب انرژی لیزر CO₂ دارند. علامت‌گذاری از طریق ذوب، تبخیر یا تغییر رنگ انجام می‌شود.

عمق علامت‌گذاری کم است و دوام آن به نرخ پیر شدن پلاستیک بستگی دارد.

در مقایسه با لیزر UV، دقت لبه کمتر است، اما دوام تقریباً مشابه است و معمولاً حدود ۳ تا ۱۰ سال می‌باشد.

چهارم. عوامل مؤثر بر عمر علامت‌گذاری

1. عمق حکاکی: حکاکی عمیق > حکاکی کم‌عمق > تغییر رنگ سطحی.

2. نرخ جذب ماده: جذب بالاتر منجر به علامت‌گذاری پایدارتر می‌شود.

3. خواص اکسیداسیون سطحی یا پوشش: پوشش‌ها ممکن است ساییده شوند و دوام علامت را کاهش دهند.

4. عوامل محیطی: تابش UV، خوردگی شیمیایی و سایش مکانیکی باعث کاهش کنتراست می‌شوند.

5. تطابق طول موج لیزر و ماده: انتخاب طول موج مناسب، پایداری علامت‌گذاری را بهبود می‌دهد.