Jak długo trwa znakowanie laserowe?

Trwałość znakowania laserowego zależy od typu lasera, właściwości materiału, głębokości znakowania oraz mechanizmu odkształcenia powierzchni. Główne metody znakowania to zmiana koloru powierzchni, mikrowytrawianie, stopienie i ponowne skrystalizowanie oraz głębokie grawerowanie. Różne lasery wykazują różne charakterystyki absorpcji energii w metalach, plastikach, szkle i materiałach organicznych; dlatego trwałość jest odpowiednio różna.

I. Trwałość znakowania laserowego włóknowego

Laserowe włókna typowo działają na długości fali 1064 nm i są odpowiednie do materiałów metalowych, oferując wysoką wydajność sprzęgania energii z powierzchniami metalowymi. Ich główne tryby znakowania to przebarwienie tlenkowe, topnienie powierzchniowe, płytkie grawerowanie oraz głębokie grawerowanie.

1. Materiały metalowe

Stal nierdzewna, stal węglowa, aluminium, miedź
Laserowe włókna mogą osiągać głębokość grawerowania w zakresie 0,01–0,5 mm (w zależności od mocy i liczby przejść skanera). Głębsze grawerowanie uważa się za trwałe oznaczenie na materiałach metalowych i teoretycznie może przetrwać cały okres użytkowania materiału, niezależnie od tarcia, korozji czy degradacji UV.
Przebarwienie powierzchni (takie jak czarne znakowanie lub znakowanie kolorowe) opiera się na modyfikacji warstwy tlenkowej; jego trwałość zmniejsza się przy intensywnym zużyciu lub w środowiskach korozyjnych, ale pozostaje stabilne przez kilka lat w warunkach normalnych.

2. Materiały plastyczne

Lazery światłowodowe powodują zwęglenie, pienienie się lub reakcje przebarwień na plastikach. Ze względu na ograniczoną odporność cieplną podłoży z tworzyw sztucznych, głębokość znakowania jest zazwyczaj mniejsza niż 0,05 mm.

Trwałość zależy od odporności tworzywa na działanie promieni UV oraz temperatury otoczenia, trwa zazwyczaj od 3 do 10 lat.

Długotrwałe narażenie na warunki zewnętrzne może prowadzić do starzenia się podłoża, co zmniejsza widoczność oznaczenia.

II. Trwałość znakowania laserem UV

Lazery UV działają na długości fali 355 nm i wykonują tzw. „przetwarzanie zimne”, odpowiednie dla polimerów, szkła oraz niektórych metali. Główne reakcje powierzchniowe polegają na fotodegradowaniu wiązań chemicznych przy minimalnej strefie wpływu ciepła.

1. Materiały plastikowe

Lazery UV pozwalają uzyskać znaki o wysokiej kontrastowości na plastikach, charakteryzujące się jednolitym przebarwieniem i precyzyjnymi krawędziami znaków.

Głębokość znakowania jest zazwyczaj mniejsza niż 0,02 mm.

Trwałość zależy od odporności materiału na fotodegradację, trwa zazwyczaj ponad 5–10 lat.

Lasery UV nie nadają się do głębokiego grawerowania; dlatego ich odporność na ścieranie jest niższa niż przy głębokim grawerowaniu włóknem laserowym na metalach.

2. Materiały szklane

Lasery UV mogą tworzyć mikropęknięcia lub płytkie trawienie na powierzchni szkła przy głębokości znakowania wynoszącej około 0,005–0,03 mm.

Ten rodzaj znakowania jest trwały i nie wypacza się z czasem.

Długa trwałość jest typowa dla znakowania szkła optycznego, szkła farmaceutycznego i szkła elektronicznego.

3. Materiały metalowe

Lasery UV powodują bardzo płytkie matowienie lub przebarwienia na metalach, o ograniczonej głębokości.

Trwałość jest niewystarczająca w środowiskach narażonych na intensywne tarcie.

Stosowane powszechnie do precyzyjnych znakowań, takich jak kody QR i numery seryjne, ale nie do głębokiego grawerowania.

III. Trwałość znakowania laserem CO₂

Laser CO₂ działa na długości fali 10,6 μm, charakteryzując się wysoką skutecznością absorpcji w materiałach organicznych. Nadaje się do obróbki drewna, skór, papieru, szkła i ceramiki.

1. Drewno, Skóra, Papier

Mechanizm znakowania polega na karbonizacji lub ablacji, przy czym głębokość wynosi od 0,1 do 1 mm.

Te znaki są trwałe, jednak w warunkach dużego tarcia lub wilgoci, starzenie się materiału może powodować wyblaknięcie znaku.

W warunkach wewnętrznych mogą pozostać stabilne przez wiele lat.

2. Szkło

Laser CO₂ tworzy efekt matowy na powierzchni szkła poprzez mikropęknięcia.

Jest to znak trwały, który z czasem nie wyblaknie.

Warstwa chropowata może zostać częściowo wypolerowana wskutek silnego tarcia mechanicznego, jednak trudno ją całkowicie usunąć.

3. Plastiki

Plastiki wykazują duże różnice w pochłanianiu energii laserowej CO₂. Znakowanie zachodzi poprzez topnienie, odparowanie lub przebarwienie.

Głębokość znakowania jest niewielka, a trwałość zależy od szybkości starzenia się plastiku.

W porównaniu z laserami UV, precyzja krawędzi jest niższa, ale trwałość jest podobna, zazwyczaj około 3–10 lat.

IV. Czynniki wpływające na trwałość znakowania

1. Głębokość grawerowania: głębokie grawerowanie > płytkie grawerowanie > przebarwienie powierzchni.

2. Współczynnik pochłaniania materiału: wyższe pochłanianie zapewnia bardziej stabilne znakowanie.

3. Właściwości utleniania powierzchni lub powłok: powłoki mogą się ścierać, co zmniejsza trwałość znaku.

4. Czynniki środowiskowe: ekspozycja na promieniowanie UV, korozja chemiczna oraz ścieranie mechaniczne zmniejszają kontrast.

5. Dopasowanie długości fali lasera do materiału: prawidłowy wybór długości fali poprawia stabilność znakowania.