1. Problém: Striekanie trosky
Laserový značkovací stroj (laserový značkovací stroj) je laserový lúč, ktorý pôsobí na povrch rôznych látok a vytvára trvalú značku. Účinok značenia spočíva v odhalení hlbokého materiálu odparovaním povrchového materiálu, čím sa gravírujú jemné vzory, ochranné známky a text. Laserové značkovacie stroje sa delia najmä na CO2 laserové značkovacie stroje, polovodičové laserové značkovacie stroje, vláknové laserové značkovacie stroje a YAG laserové značkovacie stroje. Laserové značkovacie stroje sa používajú hlavne v niektorých prípadoch s požiadavkami na jemnejšie a presnejšie použitie. Používajú sa v elektronických súčiastkach, integrovaných obvodoch (IC), elektrických spotrebičoch, komunikácii mobilných telefónov, hardvérových produktoch, príslušenstve k nástrojom, presných prístrojoch, okuliaroch a hodinách, šperkoch, autodieloch, plastových kľúčoch, stavebných materiáloch a PVC rúrkach.
Tento článok vás rýchlo oboznámi s laserovým značkovacím strojom MOPA Fiber Laser.
1. Rozdiel medzi Q moduláciou a technológiou MOPA vo vláknových laseroch
Dva hlavné typy pulzných vláknových laserov, ktoré sú v súčasnosti na trhu pre aplikácie laserového značenia, sú Q-modulovaná technológia a MOPA technológia, čo je laserová štruktúra pozostávajúca z laserového oscilátora kaskádovito zapojeného so zosilňovačom. V priemysle sa MOPA laser vzťahuje na unikátny, „inteligentnejší“ nanosekundový pulzný vláknový laser pozostávajúci z polovodičového laserového semenného zdroja poháňaného elektrickým impulzom a vláknového zosilňovača. Jeho „inteligencia“ sa odráža najmä v nezávisle nastaviteľnej šírke výstupného impulzu (rozsah môže byť až 2 ns – 500 ns) a opakovacia frekvencia môže byť až megahertz. Q-modulovaná štruktúra semenného zdroja vláknového laseru je vložená do modulátora strát v dutine oscilácie vlákna a periodickou moduláciou optických strát v rezonančnej dutine vytvára svetelný výstup s určitou šírkou impulzu v nanosekundovom rozsahu. Pre tento často problematický problém urobíme stručnú analýzu z troch hľadísk: vnútorná štruktúra laseru, výstupné optické parametre a aplikačné scenáre.
2. Vnútorná štruktúra laseru
Vnútorná štruktúra vláknových laserov MOPA a Q-modulovaných vláknových laserov sa líši hlavne v spôsobe generovania impulzného semenného svetelného signálu, ktorý je generovaný elektrickým impulzom budiacim polovodičový laserový čip, t. j. výstupný svetelný signál je modulovaný budiacim elektrickým signálom, takže existuje veľká flexibilita pri generovaní rôznych parametrov impulzu (šírka impulzu, opakovacia frekvencia, priebeh a výkon impulzu atď.). Impulzný semenný optický signál Q-modulovaného vláknového laseru sa generuje periodickým zvyšovaním alebo znižovaním optických strát v rezonančnej dutine, čím sa vytvára impulzný optický výstup, ktorý má jednoduchú štruktúru a výhodnejšiu cenu. Parametre impulzu sú však do istej miery obmedzené Q-modulovanými zariadeniami a inými vplyvmi.
Princíp vnútornej štruktúry vláknového laseru MOPA a Q-modulovaného vláknového laseru je schematicky znázornený nasledovne.
3. Výstupné optické parametre
Šírka výstupného impulzu vláknového laseru MOPA je nezávisle nastaviteľná. Šírka impulzu vláknového laseru MOPA má ľubovoľnú laditeľnosť (rozsah 2 ns až 500 ns).
Čím užšia je šírka impulzu, tým menšia je tepelne ovplyvnená plocha a tým vyššia je presnosť spracovania.
Šírka výstupného impulzu Q-modulovaného vláknového laseru nie je nastaviteľná a šírka impulzu je vo všeobecnosti na výstupe s pevnou hodnotou od 80 ns do 140 ns. Vláknový laser MOPA má širší rozsah opakovacích frekvencií. MOPA lasery môžu dosiahnuť vysokofrekvenčný výstup s frekvenciou MHz. Vysoká opakovacia frekvencia znamená vysokú účinnosť spracovania a MOPA si dokáže udržať vysoké špičkové výkonové charakteristiky aj za podmienok vysokej opakovacej frekvencie. Q-modulované vláknové lasery sú obmedzené prevádzkovými podmienkami Q-spínača a majú úzky výstupný frekvenčný rozsah, ktorý pri vysokých frekvenciách dosahuje iba ~100 kHz.
4. Scenáre použitia
Vláknový laser MOPA má širokú škálu parametrov, takže okrem pokrytia konvenčných aplikácií spracovania nanosekundovým laserom môže tiež využiť svoju jedinečnú úzku šírku impulzu, vysokú frekvenciu opakovaného nastavovania a vysoký špičkový výkon na dosiahnutie niektorých jedinečných aplikácií presného spracovania. Napríklad.
Aplikácie odstraňovania povrchových vrstiev z tenkých plechov oxidu hlinitého
V súčasnosti sa v elektronických výrobkoch, ako sú mobilné telefóny, tablety a počítače, používa tenký oxid hlinitý ako plášť. Použitie Q-modulovaného laseru v tenkých hliníkových doskách na označovanie vodivých častí môže ľahko viesť k deformácii materiálu a konvexná zadná strana obalu priamo ovplyvňuje vzhľad. Použitie MOPA laseru s menšími parametrami šírky impulzu môže spôsobiť, že materiál sa ľahko nedeformuje, a výsledkom je jemnejšia, jasne biela farba. Je to preto, že MOPA laser používa malé parametre šírky impulzu, čo môže spôsobiť, že laser zostane v materiáli kratší čas, ale zároveň má dostatočne vysokú energiu na odstránenie anódovej vrstvy, takže na spracovanie tenkého povrchu oxidu hlinitého a anódy je MOPA laser lepšou voľbou.
Aplikácia na čiernenie eloxovaného hliníka
Použitie laseru na značenie čierneho loga, čísla modelu, textu atď. na povrchu eloxovaného hliníka sa v posledných dvoch rokoch postupne rozšírilo spoločnosťami Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu a ďalšími výrobcami elektroniky na značenie loga, čísla modelu atď. čiernymi značkami na kryte elektronických výrobkov. Pre tento druh aplikácie je v súčasnosti k dispozícii iba MOPA laser. Keďže MOPA laser má široký rozsah nastavenia šírky impulzu a frekvencie impulzov, pomocou úzkej šírky impulzu je možné dosiahnuť na povrchu materiálu čierny efekt s použitím parametrov vysokej frekvencie a rôznymi kombináciami parametrov je možné dosiahnuť aj rôzne efekty v odtieňoch sivej.
Farebné laserové značenie
Farebné laserové značenie je nový typ procesu laserového značenia. V súčasnosti táto technológia dočasne umožňuje laserové značenie iba na nehrdzavejúcej oceli, chróme, titáne a iných kovových materiáloch s farebnými vzormi. Pri prehrávaní farieb na nehrdzavejúcej oceli je možné laserový lúč upraviť tak, aby sa zmenila farba povrchovej vrstvy materiálu, čím sa dosiahne dekoratívny efekt rôznych farieb. V priemysle výrobkov z nehrdzavejúcej ocele je možné pridať farbu vzoru značenia a upraviť rôzne textové vzory podľa vlastného uváženia. Pohodlné a jednoduché ovládanie: ochrana životného prostredia a neznečisťovanie; rýchlosť značenia, môže výrazne zvýšiť pridanú hodnotu výrobkov z nehrdzavejúcej ocele a zvýšiť ich konkurencieschopnosť na trhu. Pridáva pridanú hodnotu k produktu.
Vo všeobecnosti je šírka impulzu a frekvencia vláknového laseru MOPA nezávisle nastaviteľná a má široký rozsah nastaviteľných parametrov, takže pri jemnom spracovaní s nízkym tepelným efektom sa dosahuje značkovací efekt na tenkých plechoch z oxidu hlinitého, eloxovanom hliníku, farbe nehrdzavejúcej ocele atď., čo má vynikajúce výhody a nedosahuje efekt vláknového laseru Q. Vláknový laser s moduláciou Q sa vyznačuje silnejším značením a má určité výhody pri hlbokom gravírovaní kovov, ale efekt značenia je drsnejší. Hlavné vlastnosti pulzných vláknových laserov MOPA v porovnaní s vláknovými lasermi s moduláciou Q sú uvedené v tabuľke nižšie v bežných aplikáciách značenia. Používatelia si môžu vybrať správny laser podľa aktuálnych potrieb značenia materiálov a efektov.
| Názov aplikácie | Q-modulované lasery | MOPA lasery |
| Odstraňovanie povrchových vrstiev z oxidu hlinitého | Substrát sa ľahko deformuje, vytvára konvexné vrecká a drsné spodné línie | Malá šírka impulzu, malý tepelný zvyšok, žiadna deformácia substrátu, jemný a jasne biely základný vzor |
| Čiernenie eloxovaného hliníka | Je možné len obmedzené množstvo kvalitného utierania prachu | Vďaka širokej škále nastavení parametrov môžete označiť rôzne odtiene sivej a spracovať čiernu. |
| Hlboké gravírovanie kovu | Výkonný, vhodný na hlboké rezbárstvo, hrubé podrezanie | Slabá hĺbka gravírovania, ale jemné podčiarknutie, malé zúženie, možnosť jasne bielej úpravy |
| Farba nehrdzavejúcej ocele | Musí byť rozostrené, efekt sa ťažšie upravuje | Dokáže prehrávať rôzne farby nastavením kombinácie šírky impulzu a frekvencie |
| Spracovanie ABS a iných plastov | Ľahký žltnúci efekt, pocit ťažkosti, rýchly | Žiadny pocit, nie je ľahké žltnúť, jemné spracovanie |
| Odlakovanie priesvitných plastových kľúčov | Ťažšie sa odstraňuje | Ľahko odstrániteľný čistý, jasný okrajový obrys, lepšia priepustnosť svetla, vysoká účinnosť |
| Čiarový kód pre značenie dosiek plošných spojov, 2D kód | Vysoká energia jedného impulzu, ale epoxidová živica je citlivá na laserovú energiu | Prijať malú šírku impulzu, strednú frekvenciu, čiarový kód, 2D kód je jasnejší, nie je ľahké ho odstrániť a ľahko sa skenuje. |
5. Výkonnostné vlastnosti laserového značkovacieho stroja MOPA
Laserový značkovací stroj MOPA patrí do kategórie laserových značkovacích strojov. Laserový značkovací stroj MOPA využíva ako schému vláknového laseru priamy elektricky modulovaný polovodičový laser (MOPA). V porovnaní s Q-modulovaným vláknovým laserom sú frekvencia a šírka impulzu vláknového laseru MOPA nezávisle ovládateľné pomocou dvoch laserových parametrov, ktoré je možné nastaviť pomocou vysokorýchlostného skenovacieho oscilátorového systému, ktorý umožňuje konštantný vysoký špičkový výkon a širšiu škálu značených substrátov. Vďaka vysoko kvalitnému laserovému lúču, nízkym prevádzkovým nákladom a 100 000 hodinám bez údržby je vhodný na značenie čierneho oxidu hlinitého, nehrdzavejúcej ocele 304, odstraňovanie anód, odstraňovanie náterov, polovodičový a elektronický priemysel, značenie plastov a iných citlivých materiálov a priemysel s plastovými rúrkami z PVC. Značenie vzorov je v súlade s normami ROHS a je šetrné k životnému prostrediu.
V porovnaní s bežným laserovým značkovacím strojom má laserový značkovací stroj MOPA M1 šírku impulzu 4-200ns a M6 šírku impulzu 2-200ns. Bežná šírka impulzu laserového značkovacieho stroja je 118-126ns, takže je možné nastaviť šírku impulzu laserového značkovacieho stroja MOPA v širšom rozsahu. Pochopíte tak, prečo niektoré produkty nedokážu dosiahnuť požadovaný účinok bežným vláknovým laserovým značkovacím strojom, ale laserový značkovací stroj MOPA to dokáže.
Mnoho zákazníkov si však pri kúpe laserového značkovacieho stroja MOPA očakáva rovnakú rýchlosť spracovania ako pri bežných vláknových laserových značkovacích strojoch, čo však zjavne nie je pravda. Tieto dve technológie sa líšia. Pri gravírovaní farebných efektov musí stroj značiť s minimálnymi tieňovými efektmi pri vysokých frekvenciách, čo umožňuje gravírovanie s vysokým rozlíšením, ale zároveň je rýchlosť gravírovania relatívne pomalšia. Okrem toho pri gravírovaní hĺbky kovu nemusí mať laserový značkovací stroj MOPA výhodu, pretože nemá výhodu v energii jedného impulzu, ale efekt je jemnejší a lepší ako bežný laserový značkovací stroj vo veľkom meradle. Preto predtým, ako sa zákazníci rozhodnú kúpiť si laserový značkovací stroj MOPA, musia pochopiť výhody a nevýhody tohto typu laserového značkovacieho stroja.
Laserový značkovací stroj MOPA je vhodný na jemné značenie kovových a nekovových materiálov, ako sú napríklad laserové gravírovanie digitálnych dielov, zadný kryt mobilného telefónu, iPad, hliníková čierna, kľúče od mobilného telefónu, plastové priesvitné kľúče, elektronické súčiastky, integrované obvody (IC), elektrické spotrebiče, komunikačné produkty, kúpeľňová sanitárna keramika, príslušenstvo k náradiu, rezné nástroje, okuliare a hodiny, šperky, autodiely, batožina a tašky, riad, výrobky z nehrdzavejúcej ocele a ďalšie odvetvia.
Spoločnosť Maven Laser Automation sa už 14 rokov zameriava na laserový priemysel a špecializujeme sa na laserové značenie. Máme vláknové laserové značkovacie stroje, CO2 laserové značkovacie stroje, UV laserové značkovacie stroje a okrem toho máme aj laserové zváracie stroje, laserové rezacie stroje a laserové čistiace stroje. Ak máte záujem o naše stroje, môžete nás sledovať a neváhajte nás kontaktovať.
Čas uverejnenia: 15. novembra 2022
