Việc khắc laser kéo dài bao lâu?

Độ bền của việc khắc laser được xác định bởi loại laser, đặc tính vật liệu, độ sâu khắc và cơ chế biến dạng bề mặt. Các chế độ khắc chính bao gồm thay đổi màu bề mặt, khắc vi mô, nóng chảy và tái kết tinh, cũng như khắc sâu. Các loại laser khác nhau thể hiện đặc tính hấp thụ năng lượng khác nhau trên kim loại, nhựa, thủy tinh và các vật liệu hữu cơ; do đó, độ bền tương ứng cũng khác nhau.

I. Độ bền của việc khắc laser sợi

Laser sợi thường hoạt động ở bước sóng 1064 nm và phù hợp với các vật liệu kim loại, mang lại hiệu suất ghép nối năng lượng cao trên bề mặt kim loại. Các chế độ khắc chính của chúng bao gồm thay đổi màu oxy hóa, nóng chảy bề mặt, khắc nông và khắc sâu.

1. Vật liệu kim loại

Thép không gỉ, thép cacbon, nhôm, đồng
Các laser sợi có thể đạt độ sâu khắc từ 0,01–0,5 mm (tùy thuộc vào công suất và số lần quét). Khắc sâu được coi là dấu vĩnh viễn trên vật liệu kim loại và về lý thuyết có thể tồn tại suốt thời gian sử dụng của vật liệu, không bị ảnh hưởng bởi ma sát, ăn mòn hoặc suy giảm do tia UV.
Sự đổi màu bề mặt (như đánh dấu màu đen hoặc đánh dấu màu) dựa trên việc sửa đổi lớp oxit; độ bền giảm trong điều kiện mài mòn nặng hoặc môi trường ăn mòn nhưng vẫn ổn định trong vài năm dưới điều kiện bình thường.

2. Vật liệu nhựa

Laser sợi gây ra các phản ứng hóa than, tạo bọt hoặc đổi màu trên nhựa. Do giới hạn chịu nhiệt của nền nhựa, độ sâu đánh dấu thường nhỏ hơn 0,05 mm.

Độ bền phụ thuộc vào khả năng chống tia UV và nhiệt độ môi trường của nhựa, nói chung kéo dài từ 3–10 năm.

Tiếp xúc lâu dài với môi trường ngoài trời có thể khiến nền bị lão hóa, làm giảm độ nhìn thấy của dấu.

II. Độ bền của đánh dấu laser UV

Tia laser UV hoạt động ở bước sóng 355 nm và thực hiện quá trình 'gia công lạnh', phù hợp với các loại polymer, thủy tinh và một số kim loại. Phản ứng bề mặt chủ yếu là phá vỡ liên kết quang hóa với vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu.

1. Vật liệu nhựa

Laser UV tạo ra các dấu khắc độ tương phản cao trên nhựa với sự đổi màu đồng đều và các cạnh ký tự sắc nét.

Độ sâu khắc thường <0,02 mm.

Độ bền phụ thuộc vào khả năng chống phân hủy quang học của vật liệu, nói chung kéo dài trên 5–10 năm.

Laser UV không phù hợp với khắc sâu; do đó, khả năng chống mài mòn của nó thấp hơn so với khắc sâu bằng laser sợi trên kim loại.

2. Vật liệu thủy tinh

Laser UV có thể tạo ra các cấu trúc nứt vi mô hoặc khắc nông trên bề mặt thủy tinh với độ sâu khắc khoảng 0,005–0,03 mm.

Loại khắc này là vĩnh viễn và không phai theo thời gian.

Tính ổn định lâu dài thường thấy trong khắc thủy tinh quang học, thủy tinh dược phẩm và thủy tinh điện tử.

3. Vật liệu kim loại

Tia laser UV tạo ra sự làm nhám hoặc đổi màu cực kỳ nông trên kim loại, với độ sâu hạn chế.

Độ bền không đủ đối với môi trường có ma sát cao.

Thường được sử dụng để đánh dấu độ chính xác cao như mã QR và số seri nhưng không dùng để khắc sâu.

III. Độ bền của khắc laser CO₂

Laser CO₂ hoạt động ở bước sóng 10,6 μm, có hiệu suất hấp thụ cao trong các vật liệu hữu cơ. Chúng phù hợp với gỗ, da, giấy, thủy tinh và gốm sứ.

1. Gỗ, Da, Giấy

Cơ chế đánh dấu bao gồm quá trình cacbon hóa hoặc bốc hơi, với độ sâu dao động từ 0,1–1 mm.

Những dấu này là vĩnh viễn, nhưng trong môi trường có ma sát cao hoặc ẩm, sự lão hóa vật liệu có thể khiến dấu bị phai.

Trong điều kiện trong nhà, chúng có thể ổn định trong nhiều năm.

2. Thủy tinh

Các tia laser CO₂ tạo hiệu ứng mờ như sương trên bề mặt kính thông qua hiện tượng nứt vi mô.

Đây là dấu khắc vĩnh viễn và sẽ không phai theo thời gian.

Lớp bề mặt bị xước có thể được đánh bóng một phần bằng ma sát cơ học mạnh nhưng rất khó loại bỏ hoàn toàn.

3. Nhựa

Nhựa có sự khác biệt lớn về khả năng hấp thụ năng lượng laser CO₂. Việc khắc xảy ra thông qua quá trình nóng chảy, hóa hơi hoặc đổi màu.

Độ sâu khắc nông và độ bền phụ thuộc vào tốc độ lão hóa của loại nhựa.

So với laser UV, độ chính xác cạnh thấp hơn, nhưng độ bền tương đương, thường khoảng 3–10 năm.

IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của dấu khắc

1. Độ sâu khắc: khắc sâu > khắc nông > đổi màu bề mặt.

2. Tỷ lệ hấp thụ vật liệu: vật liệu hấp thụ càng cao thì dấu khắc càng ổn định.

3. Oxy hóa bề mặt hoặc tính chất lớp phủ: các lớp phủ có thể bị mài mòn, làm giảm độ bền của dấu.

4. Các yếu tố môi trường: tiếp xúc với tia UV, ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học làm giảm độ tương phản.

5. Sự phù hợp bước sóng giữa tia laser và vật liệu: lựa chọn bước sóng đúng sẽ cải thiện độ ổn định của việc đánh dấu.