Лазерная маркировка (лазерная гравировка) – это технологические процессы модификации твердых поверхностей путем нанесения меток, символов и изображений с помощью импульсного или постоянного лазерного луча.
Луч оптического генератора (лазера) вызывает управляемое плавление и частичное испарение фрагментов материала, изменяет структуру поверхности, создавая углубления заданной формы, либо формируя в слое материала тиснения за счет образования тонкой оксидной пленки. Цвет оксида отличается от общего цвета поверхности. При лазерной маркировке общее термодинамическое воздействие на изделие и риск его повреждения минимальны.
В последние десятилетия стремительно развивается художественная лазерная гравировка, которая позволяет создавать за счет программируемой интерференции оксидных пленок сложные цветные изображения. Однако ввиду неустойчивости параметров излучения такая гравировка позволяет качественно передать не более 20-25 оттенков из 255 цветов палитры RGB.
Пока лазерные маркираторы применяются прежде всего в промышленности, обеспечивая нанесение:
Лазерный луч – универсальный инструмент, способный обработать практически любые материалы – металлы и сплавы, стекло и керамику, кожу и резину, дерево и пластмассу. Однако лучи с разной длиной волны не одинаково эффективны при маркировке разных материалов. Влияет на применимость и конструкция генератора. Оптоволоконные лазеры прекрасно маркируют все кроме дерева и стекла. А углекислотные не подходят для маркировки стали и сплавов, но прекрасно справляются со стеклом и деревом.
Идею создания лазера предвосхитил Альберт Эйнштейн. В 1916 году гениальный физик предположил возможность индуцированного «вынужденного» излучения. Лабораторным путем оно было получено в 1928 году, в это же время Пауль Дирак составил теоретическое обоснование явления.
Акроним LASER переводится с английского как «усиление света с помощью вынужденного излучения». Если в атом вещества попадает частичка света (фотон), то атом его поглощает и индуцирует новый фотон. Но если атом-мишень находится в возбужденном состоянии (имеет не нейтральный, а положительный или отрицательный электрический заряд), также происходит рождение нового фотона, но и фотон-предшественник не «погибает», а летит дальше параллельным курсом. В результате интенсивность светового потока увеличивается в два раза (на самом деле меньше, так как стопроцентного возбуждения среды достичь невозможно).
В состав лазерной установки входит три основных элемента:
Лазеры подразделяют прежде всего по типу активной среды. Самый распространенный вид – газовые, в частности CO2 лазеры, где индуцированное излучение с длиной волны 1,06 мкм возникает в среде углекислого газа, гелия или инертных газов под воздействием электрических разрядов. Газовые лазеры работают в постоянном режиме.
Альтернатива – твердотельные лазеры, в которых используется кристаллическая активная среда. Она возбуждается за счет мощных ламп-вспышек, солнечного света, диодных модулей, излучения лазеров-стартеров. Частным случаем твердотельных лазеров являются полупроводниковые лазеры, открытые в 1963 году будущим нобелевским лауреатом Жоресом Алферовым (1930-2019). Они отличаются особым видом накачки за счет бомбардировки активной среды потоком электронов, возникающем при p-n переходе.
По типу устройства оптического резонатора лазеры делятся на классические, где концентрация фотонов достигается с помощью системы светоотражающих элементов (зеркал), и волоконные, в которых луч проходит по оптическому волокну. Практически ежегодно в мире создаются новые типы оптических квантовых генераторов, как универсальных, так и предназначенных для специальных целей.
Для промышленной лазерной маркировки чаще всего применяют газовые лазеры с мощностью 100-200 Вт и твердотельные лазеры мощностью 10 – 100 Вт, интегрированные в компактные гравировальные станки с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Помимо эффективной работы станок обеспечивает защиту персонала от негативного воздействия излучения и синхронизацию процесса с компьютером.
Твердотельные волоконные станки-маркираторы последнего поколения используют в основном устройства с диодной накачкой вследствие их компактности и низкого энергопотребления.
Нанесение символов и изображений на товары практикуется тысячелетиями и предполагает механический, термический, химический и другие способы. Почему же лазерное маркирование вышло сегодня на первое место по популярности? Вот его преимущества:
Лазерные станки со сканаторной разверткой обеспечивают перемещение луча со скоростью до 10 м/с на поле размером практически любой величины. Ещё больше свободы предоставляют портальные маркираторы, способные гравировать рабочее поле с размерами 750x450 мм. Точность повторения контуров при маркировке составляет 1,5 мкм. Минус портальных систем – чуть меньшая производительность, скорость перемещения луча не превышает 3,5 м/с.
Рассмотрим подробнее применимость лазерных маркираторов в различных сферах хозяйственной деятельности. Серийная и штучная гравировка применима к разнообразным видам продукции:
Нередко с помощью лазера выполняется штрихкодирование товаров, на которые по причине миниатюрности или сложной геометрической формы невозможно наклеить бирку (этикетку) со штрих-кодом.
Самый распространенный вид подготовки товаров к оптовой или розничной реализации. Гравировка может преследовать разные цели:
Лазерная маркировка – одна из форм защиты фирменных товаров от фальсификации.
Производственная опция, позволяющая наносить на детали и заготовки служебную информацию, а партии детали, дате изготовления, контроле ОТК и т.д. На автоматизированном производстве такая маркировка считывается лазерными сканерами.
Технология применяется также при оформлении:
Внедрение в России международной системы оценки качества ISO требует, чтобы все номерные детали и устройства можно было идентифицировать в течение трех лет с даты изготовления. Обеспечить сохранность маркировки может только ее выполнение лазером. В особенности это касается деталей, работающих в условиях повышенных термодинамических нагрузок, например, рабочих частей двигателей внутреннего сгорания.
Как и в других высокотехнологичных сферах, на рынке устройств для промышленной маркировки предложение превышает спрос. Лазерные станки разнятся по цене, производительности и мощности, габаритам и характеристикам излучателей, технологической применимости. Без должного опыта в сфере лазерной гравировки сделать правильный выбор не просто.
Важную роль играет подключение и пусконаладка оборудование, обучение персонала, поставка комплектующих, сервисное обслуживание лазерного станка.
Главным представителем на рынке лазерной маркировки являются маркираторы линейки SIC Marking, встраиваемые в серьезные производственные линии:
Простая в использовании, лазерная станция SIC-Marking XLBOX-PC-20W, устроена таким образом, что пользователь, практически незнакомый с лазерными технологиями, без труда выполнит любую задачу по маркировке.
Преимущества SIC-Marking XLBOX-PC-20W
В 320 раз быстрее, чем традиционные способы маркировки
Цена: от 3 млн рублей. Ссылка на товар >>
Sic Marking i103lg-20W с выходной мощностью 20W - это интегрируемый в производство лазерный маркиратор. Для использования оборудования не нужны дополнительные расходные материалы.
Преимущества Sic Marking i103lg-20W
Цена: от 2 млн рублей. Ссылка на товар >>
Классический настольный лазерный волоконный иттербиевый маркиратор Rusmark для удобной и точной обработки материалов. Собран из высококачественных комплектующих от мировых лидеров: Raycus, JCZ, Sino Galvo.
Комплектующие
Маркируемые материалы:
Цена: от 400 тыс. руб. Ссылка на товар >>
Стационарный ультрафиолетовый лазерный маркиратор Rusmark. Собран из высококачественных комплектующих от мировых лидеров: Raycus, JCZ, Sino Galvo.
Комплектующие
Маркируемые материалы:
Цена: от 1 млн рублей. Ссылка на товар >>
Американская торговая марка лазерного оборудования представленная тремя линейками устройств:
Базовая модель волоконного лазерного станка Sharp Mark Fiber подойдет для ювелирных и часовых мастерских, рекламных агентств, мелкосерийных производств с небольшим объемом товарной маркировки. Доступна гравировка по криволинейным поверхностям.
Многофункциональный лазерный комплекс, предназначенный как для промышленной лазерной резки, так и нанесения маркировки различных параметров. Производится в США.