Как долго сохраняется лазерная маркировка?

Прочность лазерной маркировки определяется типом лазера, характеристиками материала, глубиной маркировки и механизмом деформации поверхности. Основные режимы маркировки включают изменение цвета поверхности, микроэрозию, плавление с последующей кристаллизацией и глубокую гравировку. Разные лазеры проявляют различные характеристики поглощения энергии на металлах, пластиках, стекле и органических материалах; соответственно, их долговечность также различается.

I. Прочность волоконной лазерной маркировки

Волоконные лазеры, как правило, работают на длине волны 1064 нм и подходят для металлических материалов, обеспечивая высокую эффективность соединения энергии с поверхностью металла. Основные режимы маркировки включают оксидное потемнение, поверхностное плавление, неглубокую гравировку и глубокую гравировку.

1. Металлические материалы

Нержавеющая сталь, углеродистая сталь, алюминий, медь
Волоконные лазеры могут достигать глубины гравировки от 0,01 до 0,5 мм (в зависимости от мощности и количества проходов сканирования). Глубокая гравировка считается постоянной маркировкой на металлических материалах и теоретически может сохраняться в течение всего срока службы материала, не подвергаясь влиянию трения, коррозии или разрушения под действием УФ-излучения.
Поверхностное изменение цвета (например, чёрная или цветная маркировка) основано на модификации оксидного слоя; его долговечность снижается при интенсивном износе или в агрессивных средах, но при нормальных условиях остаётся стабильным в течение нескольких лет.

2. Пластиковые материалы

Волоконные лазеры вызывают карбонизацию, вспенивание или обесцвечивание пластмасс. Из-за ограниченной термостойкости пластиковых оснований глубина маркировки обычно составляет менее 0,05 мм.

Прочность зависит от устойчивости пластика к ультрафиолетовому излучению и температуре окружающей среды и составляет, как правило, 3–10 лет.

Длительное воздействие внешней среды может привести к старению основы и снижению видимости маркировки.

II. Прочность маркировки ультрафиолетовым лазером

Ультрафиолетовые лазеры работают на длине волны 355 нм и осуществляют «холодную обработку», подходящую для полимеров, стекла и некоторых металлов. Основная поверхностная реакция — фотохимическое разрушение связей с минимальной зоной теплового воздействия.

1. Пластиковые материалы

Ультрафиолетовые лазеры обеспечивают высококонтрастную маркировку пластмасс с равномерным изменением цвета и чёткими краями символов.

Глубина маркировки обычно составляет <0,02 мм.

Прочность зависит от устойчивости материала к фотодеградации и составляет, как правило, более 5–10 лет.

УФ-лазеры не подходят для глубокой гравировки; поэтому их стойкость к истиранию ниже, чем у волоконной лазерной гравировки на металлах.

2. Стеклянные материалы

УФ-лазеры могут создавать микротрещины или неглубокую гравировку на поверхности стекла с глубиной маркировки около 0,005–0,03 мм.

Такой тип маркировки является постоянным и не выцветает со временем.

Длительная стабильность типична при маркировке оптического стекла, фармацевтического стекла и электронного стекла.

3. Металлические материалы

УФ-лазеры создают очень неглубокое шероховатое или окрашенное покрытие на металлах с ограниченной глубиной.

Прочность недостаточна для условий с высоким трением.

Часто используется для высокоточной маркировки, такой как QR-коды и серийные номера, но не для глубокой гравировки.

III. Прочность маркировки СО₂-лазером

CO₂-лазеры работают на длине волны 10,6 мкм и обладают высокой эффективностью поглощения в органических материалах. Они подходят для обработки дерева, кожи, бумаги, стекла и керамики.

1. Дерево, кожа, бумага

Механизм маркировки включает карбонизацию или абляцию с глубиной от 0,1 до 1 мм.

Такие метки являются постоянными, однако в условиях высокого трения или влажности старение материала может привести к их выцветанию.

В помещении они могут оставаться стабильными в течение многих лет.

2. Стекло

CO₂-лазеры создают матовый эффект на поверхности стекла за счёт микротрещин.

Это постоянная метка, которая со временем не выцветает.

Шероховатый слой может частично полироваться при сильном механическом трении, но полностью удалить его трудно.

3. Пластик

Пластмассы сильно различаются по степени поглощения энергии CO₂-лазера. Маркировка происходит за счёт плавления, испарения или изменения цвета.

Глубина маркировки небольшая, а долговечность зависит от скорости старения пластика.

По сравнению с УФ-лазерами точность края ниже, но долговечность аналогична, как правило, около 3–10 лет.

IV. Факторы, влияющие на срок службы маркировки

1. Глубина гравировки: глубокая гравировка > неглубокая гравировка > поверхностное потемнение.

2. Скорость поглощения материала: более высокое поглощение обеспечивает более стабильную маркировку.

3. Свойства поверхностного оксидирования или покрытия: покрытия могут стираться, снижая долговечность маркировки.

4. Внешние факторы: УФ-излучение, химическая коррозия и механическое истирание снижают контраст.

5. Соответствие длины волны лазера и материала: правильный выбор длины волны повышает стабильность маркировки.