1 Pratarmė
Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ir devintojo dešimtmečio pradžioje tarptautinėje arenoje tyliai atsirado visiškai-nauja lazerio taikymo technologija-lazerinio žymėjimo technologija-. Lazerinio žymėjimo mašina yra reikšmingas lazerinio apdorojimo principų pritaikymas; konkrečiai, jis naudoja apdorotą lazerio spindulį, kad apšvitintų medžiagos paviršių. Šviesos energija akimirksniu paverčiama šilumine energija, todėl paviršiaus medžiaga akimirksniu ištirpsta ar net išgaruoja, taip sukuriant žymes, sudarytas iš teksto, raštų ir kitų elementų.
2 Lazerinio žymėjimo taikymo sritys ir pranašumai
Pramonės sektoriuje laipsniškas perėjimas nuo elektrinio apdorojimo prie optinio apdorojimo eros. Lazerinės žymėjimo mašinos yra labai universalios, duoda puikių rezultatų ir stabilumo, todėl buvo plačiai pritaikytos daugelyje sričių. Jais galima išgraviruoti įvairias metalines medžiagas-ir tam tikras nemetalines medžiagas-arba sukurti nuolatinius, nepadirbtus ženklus, kuriuos labai sunku atkartoti. Kompiuterinėmis įvesties ir išvesties sistemomis ir galvanometriniu nuskaitymo mechanizmu šios mašinos pasiekia greitą apdorojimo greitį. Jų visiškai uždara{8}}šviesos nukreipimo sistema puikiai prisitaiko prie įvairių aplinkos sąlygų, o modulinė vidinė struktūra supaprastina priežiūrą ir aptarnavimą; jie ypač gerai-tinka integruoti į „on-“ gamybos darbo eigą. Lazerinės žymėjimo mašinos dabar plačiai naudojamos prekių ženklams, partijų numeriams, datoms, brūkšniniams kodams ir kitiems identifikatoriams pritaikyti įvairiems gaminiams, įskaitant įvairius techninės įrangos elementus, metalinius indus, tiksliuosius instrumentus, automobilių komponentus, elektronines dalis, pjovimo įrankius, dovanas, laikrodžius, santechnikos įrangą, akinių sagtis, lagaminus ir aksesuarus. kompiuterių klaviatūros. 1 ir 2 paveikslai atitinkamai iliustruoja modelius, sukurtus naudojant lazerinį žymėjimą ant magnetinio disko ir trintuko. Atliekant lazerinio ženklinimo apdorojimą, galima pagerinti gaminių kokybę ir padidinti jų konkurencingumą rinkoje.
Lazerinis ženklinimas turi pranašumų, kurių praktiškai neprilygsta tradiciniai metodai (pvz., cheminis ėsdinimas, elektros išlydžio apdorojimas, mechaninis graviravimas ir spausdinimas). Pirma, jame naudojama skaitmeninio valdymo (NC) technologija-arba tiesioginis kompiuterio valdymas-, todėl ypač lengva keisti žymėjimo turinį; ši galimybė puikiai atitinka aukštus-efektyvumo ir spartaus-tempo šiuolaikinės gamybos reikalavimus. Antra, naudojant lazerį kaip apdorojimo terpę, pasiekiamas išskirtinis graviravimo tikslumas, kartu demonstruojamas platus suderinamumas su įvairiomis medžiagomis, leidžiantis sukurti labai sudėtingus ir išskirtinai patvarius žymes ant įvairių paviršių. Galiausiai, kadangi procesas neapima ruošinio fizinio kontakto ar mechaninės jėgos, jis užtikrina, kad visiškai išsaugomas pirminis ruošinio tikslumas ir vientisumas. Jis gali būti naudojamas kaip paskutinis gamybos proceso etapas, todėl nebereikia atlikti po-žymėjimo apdailos operacijų. Jo apdorojimo metodas yra labai lankstus, galintis patenkinti tiek laboratorinio-stiliaus, tiek mažų{11}}partijinės gamybos, tiek didelės{12}}pramoninės gamybos reikalavimus. Be to, jis nesukelia teršalų ir neteršia aplinkos-ypač svarbus veiksnys šiandieniniame pasaulyje, kuriame aplinkos apsaugai teikiama vis daugiau dėmesio. Svarbiausia, kad žymėjimus, sukurtus naudojant lazerinio žymėjimo technologiją, labai sunku padirbti ar pakeisti, todėl jie suteikia tvirtas apsaugos nuo padirbinėjimo{16} galimybes. Nuo 1990 m Pažymėtina, kad kai garsioji amerikiečių korporacija „Intel“ išleido savo naujos kartos kompiuterių procesoriaus lustus -Pentium, Pentium Pro ir Pentium MMX{23}}, ji panaudojo lazerinio žymėjimo technologiją, kad užrašytų žymes ant kiekvieno lusto paviršiaus.
3 Lazerinio žymėjimo mašinų klasifikacija
Kaip pasiekiamas lazerinis žymėjimas? Paprastai tariant, lazerinis žymėjimas atliekamas kompiuteriu valdant sukuriant santykinį judesį tarp ruošinio ir lazerio spindulio; dėl to lazerio spindulys nubraukia norimus simbolius ir raštus ant ruošinio paviršiaus. Teoriškai tol, kol tarp lazerio ir ruošinio galima nustatyti kontroliuojamą santykinį judėjimą, lazerinis žymėjimas gali būti realizuotas. Todėl dabartinė lazerinio žymėjimo sritis pasižymi daugybe lazerinio žymėjimo mašinų.
Atsižvelgiant į tai, ar lazerio spindulys yra nejudantis, ar judantis, lazerinio žymėjimo mašinos gali būti suskirstytos į du tipus: fiksuoto{0}}spindulio ir judančio pluošto{1}. Kaip rodo pavadinimai, pirmasis apima stacionarų lazerio spindulį su judančiu ruošiniu, o antrasis - judantį lazerio spindulį su stacionariu ruošiniu. Fiksuoto-spindulio lazerinio žymėjimo mašinos paprastai naudoja CNC{5}}valdomą dvimatį-darbo stalą, kad būtų galima manipuliuoti ženklinamu ruošiniu. Pagrindinis jų pranašumas yra santykinai maža kaina; tačiau jų trūkumai taip pat akivaizdūs: lėtas žymėjimo greitis, mažesnis žymėjimo tikslumas, sunku pažymėti sudėtingą turinį, pavyzdžiui, nuotraukas, ir iššūkis juos integruoti į internetines gamybos linijas. Judančios-spindulio lazerinio žymėjimo mašinos gali būti toliau skirstomos į įvairius tipus, atsižvelgiant į specifinį pluošto manipuliavimo metodą; nors kiekviena turi savo unikalių pranašumų ir trūkumų, judančių spindulių sistemos paprastai pranoksta stacionarių{11}}spindulių sistemas. Tarp judančių{13}}spindulių sistemų galvanometru{14}}pagrįsta lazerinio žymėjimo mašina išsiskiria kaip geriausias pavyzdys. Šiuo metu tarptautinėje lazerinio žymėjimo bendruomenėje plačiai pripažįstama, kad tarp įvairių galimų įrenginių galvanometru{16}}pagrįsta sistema-dėl daugybės jai būdingų pranašumų{18}}išaugo kaip pagrindinis produktas ir yra laikoma galutine būsimos lazerinio žymėjimo technologijos plėtros kryptimi.
Pagal naudojamo šviesos šaltinio tipą lazerinio žymėjimo mašinos taip pat gali būti skirstomos į YAG lazerinio žymėjimo mašinas ir CO2 lazerinio žymėjimo mašinas; šie du skirtingi šviesos šaltiniai tinka skirtingų tipų medžiagoms žymėti. Dėl bangos ilgio skirtumų CO2 dujinio lazerinio žymėjimo mašinos gali žymėti tik nemetalines medžiagas, o YAG kietojo kūno{4} lazerinio žymėjimo mašinos gali žymėti ir nemetalines, ir metalines medžiagas. Pagrindinės CO2 dujų lazerinio žymėjimo mašinos eksploatacinės medžiagos yra dujų mišinys arba pakaitiniai lazeriniai vamzdeliai; be to, germanio lęšiai yra susidėvėję-ir-dilstantys komponentai, kurių kaina yra gana didelė. Priešingai, pagrindinė YAG kietojo kūno lazerinio žymėjimo mašinos eksploatacinė medžiaga yra siurblio lempa (impulsiniuose lazeriuose naudojamos ksenono lempos, o nuolatinių bangų lazeriuose – kriptono lempos), kuri yra nebrangi. Pastaraisiais metais, sumažėjus puslaidininkinių lazerių kainai, atsirado naujos rūšies lazerių technologijos: puslaidininkiniai{14}siurbiami lazeriniai kristalai (pvz., YAG), kurie generuoja 1064 nm bangos ilgio lazerio spindulį. Šioms sistemoms būdinga 10 000 valandų nereikalaujanti eksploatavimo trukmė,-nereikalaujanti priežiūros, kompaktiškas plotas ir-skirtingai nei tradicinėms sistemoms{21}}nereikia didelės-masto aušinimo infrastruktūros. „Daheng Laser“ (Kinija) buvo vidaus rinkos pradininkė, sėkmingai sukūrusi pirmąją puslaidininkinę{24}}pumpuojamą YVO4 lazerinio žymėjimo mašiną; ši technologija pasiekė pažangų tarptautinį standartą ir nuo tada tapo standartizuotu, nusistovėjusiu produktu.
4 Lazerinių žymėjimo mašinų pasirinkimas
Lazerinės žymėjimo sistemos naudoja lazerio energiją, kad sukurtų žymes ant pagrindo; tačiau tikrasis poveikis gali labai skirtis, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip naudojamo lazerio tipas ir pagrindo medžiagai būdingos savybės. Pavyzdžiui, nuolatiniai{1}}banginiai CO2 lazeriai paprastai sukuria žymes per paviršiaus abliaciją (ėsdinimą); Impulsiniai skersai sužadinto atmosferinio -slėgio (TEA) dujų lazeriai pažymi karbonizuodami; eksimeriniai lazeriai remiasi fotocheminėmis reakcijomis; o Nd:YAG lazeriuose naudojami termocheminės reakcijos metodai.
Kiekviena konkreti programa pateikia unikalų našumo reikalavimų rinkinį; todėl lazerinės sistemos parinkimas negali būti atliktas savavališkai. Lazerinių žymėjimo sistemų dizaineriams svarbiausias iššūkis yra pasirinkti tinkamiausią lazerio bangos ilgį ir optinę konfigūraciją bet kuriai pagrindo medžiagai, kad būtų sukurtas idealus, aukštos kokybės ženklas. Sėkmingo lazerinio žymėjimo raktas yra griežtas „6-Sigma“ metodologijos taikymas. Pavyzdžiui, plastikinio ženklinimo kontekste dizaineriai turi nuodugniai išanalizuoti ir medžiagos cheminę sudėtį, ir jos formavimo procesą, kad užtikrintų vienodą priedų sklaidą ir palengvintų visapusišką kokybės kontrolės technologijų, pvz., mašininio matymo sistemų, integravimą.
Spinduliu{0}} valdomos Nd:YAG ir CO2 lazerinės sistemos iki šiol išlieka idealiausiais sprendimais ženklinant lazeriu. Nd:YAG lazerinio žymėjimo mašinos fizinės konfigūracijos iliustraciją galima rasti 3 paveiksle. Tipinėje sistemoje lazerio spinduliui nukreipti naudojami nuskaitymo veidrodžiai, nukreipti jį per objektyvo lęšių sistemą, kad būtų tiksliai sufokusuotas į tikslinį paviršių; šie veidrodžiai atlieka skenavimo judesius griežtai laikydamiesi valdymo kompiuterio komandų. Kiti lazeriai-pavyzdžiui, impulsiniai skersai sužadinti atmosferiniai{6}}slėginiai dujų lazeriai-naudoja kaukės žymėjimą, o CO2 lazerinio taškinio{9}}matricinio žymėjimo sistemos taip pat užima vietą žymėjimo pramonėje.
