Современная электроника №4/2020

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 19 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2020 В методе перемещения зоны лазер- ного воздействия по поверхности мар- кируемой детали наиболее широко применяют два способа: «летающая» оптика и гальванометрические скана- торы. В том и другом случае излучение перемещается за счёт системы зеркал. Нанесение изображения происходит за счёт перемещения луча системой зер- кал. Во время перемещения лазерный луч по одной точке формирует изо- бражение, воздействуя на поверхность детали. Управление взаимодействием лазера и системы зеркал осуществляют ЧПУ-системы или компьютер [2]. Сравнивая по ряду параметров оба описанных ранее метода нанесения изображений, можно выбрать наибо- лее подходящий способ решения кон- кретной задачи: ● скорость маркировки при помощи масок значительно выше, и данная технология может применяться при крупносерийном производстве. Дли- тельность импульса лазера при этом находится в диапазоне от мкс до нс; ● маркировка при помощи переме- щения зоны лазерного воздействия позволяет наносить изображения на большие поверхности, в отличие от метода с использованием масок, где поверхность ограничена диаметрами пятна и энергией импульса; ● примаркировке спомощьюмасокдля каждой отдельной маркировки необ- ходим отдельный трафарет. На изго- товление трафарета требуются время и дополнительные затраты, поэтому данный метод удобен лишь при боль- шихобъёмаходнотипныхнанесений. Второйметод лишён указанныхнедо- статков, таккакформунанесенияопре- деляетпрограммноеобеспечение. По- следнеепозволяетизменятьнаносимое изображение от детали к детали [2]. Выбор источника лазерного излучения и этапы нанесения изображения В технологии лазерной маркировки определяющими факторами при выбо- ре типа лазера являются: тип маркиру- емых материалов, требования к каче- ству нанесения, скорость нанесения и общая производительность. Среди мно- жества источников наиболее популяр- ны твердотельные лазеры (Nd:YAG и волоконные) с длиной волны 1,06 мкм и газовые излучающие лазеры с длиной волны 10,6 мкм [2]. Первым и наиболее важным из кри- териев при выборе лазерного источ- ника является эффективность взаи- модействия лазерного излучения с материалом детали. В таблице приве- дены значения коэффициентов отра- жения лазерного излучения для различ- ных металлов [2]. Как видно из таблицы, газовые лазеры по сравнению с твер- дотельными имеют больший коэффи- циент отражения всеми рассматри- ваемыми материалами, что является существенным недостатком. Но не всё так однозначно. Если говорить о мар- кировке деталей из органических сое- динений, таких как дерево, пластмас- сы, бумага, то наиболее оптимальным выбором будет источник с длиной вол- ны 10,6 мкм, однако при обработке металлов и их сплавов твердотельные лазеры лидируют с явным преимуще- ством. При том они также могут обра- батывать пластики, кожу и т.п., хотя и менее эффективно [2]. Газовые лазеры имеют невысокую стоимость по сравнению с твердо- тельными лазерами начального уров- ня, однако несмотря на это лидирую- щие позиции на рынке принадлежат волоконным лазерам (относятся к группе твердотельных), на долю кото- рых приходится почти три четверти рынка. Это обусловлено надёжно- стью волоконных лазеров, стабильно- стью, практически полным отсут- ствием необходимости технического обслуживания, ресурсом работы, пре- восходящим 50 000 ч, и удобством интеграции в автоматизированные комплексы [2]. Процесс лазерной маркировки вклю- чает в себя один или несколько этапов: ● обугливание; ● обесцвечивание или изменение цве- та пигмента; ● изменение структуры поверхности; ● нанесение за счёт испарения мате- риала; Коэффициент отражения лазерного излучения различными материалами Материал Коэффициент отражения R, % Длина волны 0,9–1,1 мкм 9–11 мкм Золото 94,7 97,7 Серебро 96,4 99 Алюминий 73,3 96,9 Медь 90,1 98,9 Конструкционные стали 65 93,8 Низкоуглеродистая сталь 61,1 93–96 Никель 72 95,6 Цинк 49 98,1 Хром 57 93