1 Priekšvārds
70. gadu beigās un 80. gadu sākumā starptautiskajā arēnā klusi parādījās pavisam-jauna lāzera lietojuma tehnoloģija-lāzera marķēšanas tehnoloģija-. Lāzera marķēšanas iekārta ir nozīmīgs lāzera apstrādes principu pielietojums; jo īpaši tas izmanto apstrādātu lāzera staru, lai apstarotu materiāla virsmu. Gaismas enerģija acumirklī tiek pārvērsta siltumenerģijā, izraisot virsmas materiāla kušanu vai pat iztvaikošanu vienā mirklī, tādējādi radot marķējumus, kas sastāv no teksta, rakstiem un citiem elementiem.
2 Lāzera marķēšanas pielietojuma jomas un priekšrocības
Rūpniecības sektorā ir notikusi pakāpeniska pāreja no elektriskās apstrādes uz optiskās apstrādes laikmetu. Lāzera marķēšanas iekārtas ir ļoti daudzpusīgas, piedāvājot izcilus rezultātus un stabilitāti, un līdz ar to tās ir plaši izmantotas daudzās jomās. Ar tiem var iegravēt dažādus metāliskus materiālus-, kā arī noteiktus nemetāla materiālus- vai izveidot pastāvīgus, pret-viltojumu marķējumus, kurus ir ļoti grūti pavairot. Pateicoties datora ievades un izvades sistēmām un galvanometra skenēšanas mehānismam, šīs iekārtas nodrošina ātru apstrādes ātrumu. To pilnībā slēgtā gaismas{8}}vadības sistēma demonstrē spēcīgu pielāgošanos dažādiem vides apstākļiem, savukārt to modulārā iekšējā struktūra vienkāršo apkopi un apkalpošanu; tie ir īpaši labi-piemēroti integrēšanai tiešsaistes{10}}ražošanas darbplūsmās. Lāzera marķēšanas mašīnas tagad tiek plaši izmantotas preču zīmju, partiju numuru, datumu, svītrkodu un citu identifikatoru pielietošanai plašam produktu klāstam, tostarp dažādiem aparatūras priekšmetiem, metāla traukiem, precīzijas instrumentiem, automobiļu komponentiem, elektroniskām daļām, griezējinstrumentiem, dāvanām, pulksteņiem, santehnikas ierīcēm, briļļu sprādzēm, pogām, aizbāžņiem, bagāžas sprādzēm. datoru tastatūras. Attiecīgi 1. un 2. attēlā ir parādīti modeļi, kas izveidoti, izmantojot lāzera marķējumu uz magnētiskā diska un dzēšgumijas. Veicot lāzera marķēšanas apstrādi, produktu kvalitāti var paaugstināt un uzlabot tirgus konkurētspēju.
Lāzera marķēšanai ir priekšrocības, kuras praktiski nepārspējamas ar tradicionālajām metodēm (piemēram, ķīmiskā kodināšana, elektriskās izlādes apstrāde, mehāniskā gravēšana un drukāšana). Pirmkārt, tajā tiek izmantota ciparu vadības (NC) tehnoloģija-vai tieša datora vadība-, kas ļauj īpaši viegli mainīt marķēšanas saturu; šī iespēja lieliski atbilst mūsdienu ražošanas augstās-efektivitātes un ātrā tempa-prasībām. Otrkārt, izmantojot lāzeru kā apstrādes līdzekli, tas sasniedz izsmalcinātu gravēšanas precizitāti, vienlaikus demonstrējot plašu savietojamību ar dažādiem materiāliem, ļaujot izveidot ļoti sarežģītus un īpaši izturīgus marķējumus uz daudzām virsmām. Visbeidzot, tā kā process neietver fizisku kontaktu vai mehānisku spēku, kas iedarbojas uz apstrādājamo priekšmetu, tas nodrošina, ka tiek pilnībā saglabāta sagataves sākotnējā precizitāte un integritāte. Tas var kalpot kā pēdējais ražošanas procesa posms, tādējādi novēršot vajadzību pēc-marķēšanas apdares darbībām. Tās apstrādes metode ir ļoti elastīga, un tā spēj pielāgoties gan laboratorijas-stila prasībām, gan mazo sērijveida ražošanai, gan liela mēroga rūpnieciskai ražošanai. Turklāt tas nerada piesārņotājus un neizraisa vides piesārņojumu,{14}}kas ir īpaši nozīmīgs faktors mūsdienu pasaulē, kur vides aizsardzībai tiek piešķirta arvien lielāka prioritāte. Vissvarīgākais ir tas, ka marķējumus, kas izveidoti, izmantojot lāzera marķēšanas tehnoloģiju, ir ļoti grūti viltot vai mainīt, tādējādi nodrošinot spēcīgu pret{16}}viltošanu. Kopš 20. gadsimta 90. gadiem, ko noteica lāzera marķēšanas tehnoloģijas pieaugošais briedums, lāzera marķēšanas iekārtu nepārtraukta pilnveidošana un tirgus padziļinātā izpratne par šo jauno tehniku,{20}}un galvenokārt pateicoties tās atšķirīgajām priekšrocībām, lāzera marķēšanas tehnoloģija ir ieguvusi arvien plašāku pielietojumu starptautiskā mērogā. Konkrēti, kad slavenā amerikāņu korporācija Intel laida klajā savas jaunās paaudzes datoru CPU mikroshēmas -Pentium, Pentium Pro un Pentium MMX{23}}, tā izmantoja lāzera marķēšanas tehnoloģiju, lai ierakstītu marķējumus uz katras mikroshēmas virsmas.
3 Lāzera marķēšanas iekārtu klasifikācija
Kā tiek panākta lāzera marķēšana? Vispārīgi runājot, lāzera marķēšana tiek veikta datora vadībā, radot relatīvu kustību starp apstrādājamo priekšmetu un lāzera staru; tas liek lāzera staram uz apstrādājamās detaļas virsmas noņemt vēlamos simbolus un rakstus. Teorētiski, kamēr starp lāzeru un sagatavi var izveidot kontrolētu relatīvo kustību, var realizēt lāzera marķēšanu. Līdz ar to pašreizējā lāzera marķēšanas joma piedāvā plašu lāzera marķēšanas iekārtu klāstu.
Pamatojoties uz to, vai lāzera stars ir nekustīgs vai kustīgs, lāzera marķēšanas iekārtas var iedalīt divos veidos: fiksētās -staru sistēmas un kustīgās{1}}staru sistēmas. Kā liecina nosaukumi, pirmais ietver stacionāru lāzera staru ar kustīgu sagatavi, bet otrs ietver kustīgu lāzera staru ar stacionāru sagatavi. Fiksētās-staru lāzera marķēšanas iekārtas parasti izmanto CNC{5}}vadāmu divdimensiju darbgaldu, lai manipulētu ar marķējamo apstrādājamo priekšmetu. To galvenā priekšrocība ir salīdzinoši zemās izmaksas; tomēr to trūkumi ir vienlīdz acīmredzami: lēns marķēšanas ātrums, zemāka marķēšanas precizitāte, grūtības iezīmēt sarežģītu saturu, piemēram, fotogrāfijas, un izaicinājums tos integrēt tiešsaistes ražošanas līnijās. Kustīgās-staru lāzera marķēšanas iekārtas var sīkāk iedalīt dažādos veidos, pamatojoties uz konkrēto staru manipulācijas metodi; lai gan katrai no tām ir savas unikālās priekšrocības un trūkumi, kustīgo{10}}staru sistēmu veiktspēja parasti pārspēj fiksēto{11}}staru sistēmas. Starp kustīgajām -staru sistēmām, galvanometru{14}}bāzētā lāzera marķēšanas iekārta izceļas kā galvenais piemērs. Pašlaik starptautiskajā lāzera marķēšanas kopienā ir plaši atzīts, ka starp dažādām pieejamām iekārtām galvanometru{16}}bāzētā sistēma-pateicoties tās daudzajām priekšrocībām{18}}ir kļuvusi par galveno produktu un tiek uzskatīta par galīgo virzienu lāzera marķēšanas tehnoloģijas turpmākajai attīstībai.
Atkarībā no izmantotā gaismas avota veida lāzera marķēšanas iekārtas var iedalīt arī YAG lāzera marķēšanas mašīnās un CO2 lāzera marķēšanas mašīnās; šie divi atšķirīgie gaismas avoti ir piemēroti dažādu veidu materiālu marķēšanai. Viļņa garuma atšķirību dēļ CO2 gāzes lāzera marķēšanas iekārtas var marķēt tikai nemetāliskus materiālus, savukārt YAG cietvielu lāzera marķēšanas iekārtas spēj marķēt gan nemetāliskus, gan metāliskus materiālus. CO2 gāzes lāzera marķēšanas iekārtas primārie palīgmateriāli ir gāzu maisījums vai rezerves lāzera lampas; turklāt germānija lēcas ir nodiluma-un-detaļas, kuru izmaksas ir salīdzinoši augstas. Turpretim YAG cietvielu lāzera marķēšanas iekārtas galvenais palīgmateriāls ir sūkņa lampa (impulsu lāzeros izmanto ksenona spuldzes, savukārt nepārtraukto viļņu lāzeros izmanto kriptona lampas), kas ir lēts. Pēdējos gados pusvadītāju lāzeru izmaksu samazināšanās dēļ ir parādījusies jauna veida lāzertehnoloģijas: pusvadītāju{14}sūknēšanas lāzera kristāli (piemēram, YAG), kas ģenerē lāzera staru ar viļņa garumu 1064 nm. Šīm sistēmām ir raksturīgs 10 000 stundu bezapkopes darbības ilgums, kompakts nospiedums, un-atšķirībā no tradicionālajām sistēmām{21}}nav nepieciešama liela mēroga dzesēšanas infrastruktūra. Daheng Laser (Ķīna) bija pionieris vietējā tirgū, veiksmīgi izstrādājot pirmo pusvadītāju{24}}sūknējamo YVO4 lāzera marķēšanas iekārtu; šī tehnoloģija ir sasniegusi progresīvu starptautisku standartu un kopš tā laika ir kļuvusi par standartizētu, iedibinātu produktu.
4 Lāzera marķēšanas iekārtu izvēle
Lāzera marķēšanas sistēmas izmanto lāzera enerģiju, lai izveidotu zīmes uz pamatnes; tomēr faktiskie radītie efekti var krasi atšķirties atkarībā no tādiem faktoriem kā izmantotā lāzera veids un substrāta materiāla raksturīgajām īpašībām. Piemēram, nepārtraukta{1}}viļņu CO2 lāzeri parasti rada pēdas, izmantojot virsmas ablāciju (kodināšanu); impulsa šķērsvirziena ierosmes atmosfēras spiediena{3}}gāzu lāzeri (TEA) iegūst marķējumu, izmantojot karbonizāciju; eksimēru lāzeri balstās uz fotoķīmiskām reakcijām; savukārt Nd:YAG lāzeri izmanto termoķīmiskās reakcijas metodes.
Katrai konkrētai lietojumprogrammai ir unikāls veiktspējas prasību kopums; līdz ar to lāzersistēmas izvēli nevar veikt patvaļīgi. Lāzera marķēšanas sistēmu dizaineriem galvenais izaicinājums ir izvēlēties piemērotāko lāzera viļņa garumu un optisko konfigurāciju jebkuram konkrētam substrāta materiālam, lai nodrošinātu ideālas, augstas kvalitātes zīmes izveidi. Veiksmīgas lāzera marķēšanas atslēga slēpjas stingrā "6-Sigma" metodoloģijas pielietošanā. Piemēram, plastmasas marķēšanas kontekstā dizaineriem rūpīgi jāanalizē gan materiāla ķīmiskais sastāvs, gan tā formēšanas process, lai nodrošinātu vienmērīgu piedevu izkliedi un veicinātu kvalitātes kontroles tehnoloģiju, piemēram, mašīnredzes sistēmu, visaptverošu integrāciju.
Staru{0}}vadāmās Nd:YAG un CO2 lāzeru sistēmas līdz šim joprojām ir ideālākie risinājumi lāzera marķēšanai. Nd:YAG lāzera marķēšanas iekārtas fiziskās konfigurācijas ilustrāciju var atrast 3. attēlā. Tipiskā sistēmā izmanto skenēšanas spoguļu pāri, lai vadītu lāzera staru, virzot to caur objektīva lēcu sistēmu, lai precīzi fokusētos uz mērķa virsmu; šie spoguļi veic skenēšanas kustības stingri saskaņā ar vadības datora komandām. Citi lāzeri,-piemēram, impulsa šķērsvirziena ierosmes atmosfēras-spiediena gāzes lāzeri-izmanto masku marķēšanu, savukārt CO2 lāzera punktu{9}}matricas marķēšanas sistēmas arī ieņem vietu marķēšanas nozarē.
