Principios de marcado láser y métodos principales explicados

El marcado láser es un proceso que crea texto permanente, patrones, símbolos o códigos en la superficie de una pieza de trabajo. Durante el proceso, una máquina de marcado láser dirige un rayo láser sobre la superficie del material, causando vaporización, fusión, cambio de fase, cambio de color o eliminación de capa dependiendo del material y la configuración del láser.

Esta guía explica los principales principios de marcado láser y los métodos comunes utilizados para formar patrones de marcado, incluida la eliminación de material, el cambio de color de la superficie, la eliminación de capas, el marcado de máscaras, el marcado de matrices y el marcado de escaneo.

1. Principio de marcado láser

El marcado láser funciona aplicando energía láser enfocada a la superficie de una pieza de trabajo. Cuando el láser llega a la superficie, el material puede vaporizarse, fundirse, cambiar de fase, cambiar de color o exponer una capa subyacente. Estos cambios forman marcas legibles y duraderas en el producto.

Los principios de formación de los patrones de marcado láser generalmente se pueden dividir en tres categorías.

1,1 La formación de una marca mediante la eliminación de material

1.1.1 Principio

En este método, un láser con potencia pico relativamente alta irradia la pieza de trabajo. El material se calienta a una temperatura alta, causando que parte de la superficie se funda o se evapore. Cuando se elimina el material seleccionado, la pieza de trabajo desarrolla una marca visible con un efecto tallado o grabado.

1.1.2 Producto de muestra

Este método se utiliza a menudo para el grabado profundo en piezas metálicas como engranajes y bielas.

1,2 Cambio del color de la superficie del material

1.2.1 Principio

En este método, un láser con potencia pico relativamente baja irradia la pieza de trabajo y calienta el material a una temperatura de cambio de fase para materiales metálicos o una temperatura de desnaturalización para materiales no metálicos seleccionados. Este calentamiento controlado cambia el color de la superficie y crea una marca visible sin eliminar necesariamente una gran cantidad de material.

1.2.2 Producto de muestra

Los ejemplos típicos incluyen marcas de color en materiales metálicos tales como acero inoxidable y marcas negras en materiales no metálicos seleccionados tales como plásticos.

1,3 Eliminación o movimiento de capas de material

1.3.1 Principio

En materiales multicapa, un láser puede eliminar o modificar una o más capas superficiales para revelar el color del material subyacente. El contraste entre la capa superficial y la capa inferior expuesta forma el patrón de marcado final.

1.3.2 Producto de muestra

Este método se puede usar para marcar con láser etiquetas de marcas comerciales multicapa y otros materiales estratificados que crean un claro contraste de color después de retirar la capa superior.

2. métodos principales de marcado láser

Según cómo se forma el patrón de marcado, los métodos de marcado láser se pueden dividir en tres categorías comunes: marcado de máscara, marcado de matriz y marcado de escaneo.

2,1 Marcado de máscara

2.1.1 Estructura típica de una máquina de marcado de máscara

Una máquina de marcado de máscara utiliza un sistema de trayectoria óptica que incluye el láser, la máscara, la lente de imagen y otros componentes ópticos principales. La máscara lleva el contenido de marcado, y el sistema óptico proyecta el patrón de marcado seleccionado sobre la superficie de la pieza de trabajo.

2.1.2 Principio de funcionamiento del marcado de la máscara

En el marcado de máscara, el láser pulsado emitido por la fuente de láser se expande y se proyecta uniformemente sobre la máscara. Parte del láser pasa a través de las secciones huecas de la máscara. Los gráficos en la máscara son entonces remediados sobre la superficie de la pieza de trabajo después de ser enfocados por la lente.

El área de material irradiada por el láser forma una marca legible. En general, cada láser pulsado puede formar una marca. El cambio de la máscara permite a los usuarios cambiar el contenido de marcado láser. Los láseres pulsados de CO2 y los láseres pulsados de estado sólido YAG se pueden utilizar para el marcado de máscaras.

2,2 Marcado de array

2.2.1 Estructura típica de una máquina de marcado de matriz

El sistema de trayectoria óptica de una máquina de marcado en matriz puede incluir varios componentes principales.

2.2.2 Principio de funcionamiento del marcado de matriz

En el marcado de matrices, múltiples láseres RF CO2 están dispuestos verticalmente. En un momento seleccionado, la computadora industrial controla la fuente de alimentación del láser para encender varios canales de láser al mismo tiempo. Por ejemplo, si los canales láser N ° 1 a N ° 7 emiten siete pulsos al mismo tiempo, pueden extirpar siete fosas en la superficie de la pieza de trabajo y formar siete trazos verticales similares al carácter "1".

En otro momento, la computadora puede habilitar solo un canal láser, creando un solo punto en la parte inferior. Al controlar qué láseres se disparan en diferentes momentos, el sistema puede formar una letra de matriz de puntos o un patrón de caracteres.

Los caracteres comunes se pueden formar con una matriz de puntos de 5 × 7 o 7 × 7. El marcado de matriz puede alcanzar velocidades muy altas, lo que lo hace útil para el marcado en línea de alta velocidad. Sin embargo, es principalmente adecuado para caracteres de matriz de puntos, y su resolución puede no ser suficiente para caracteres complejos o gráficos de alto detalle.

2,3 Marcado de escaneo

2.3.1 Principio de funcionamiento del marcado de escaneo

Una máquina de marcado de escaneo introduce el patrón de marcado en un ordenador personal industrial. La computadora controla el láser y el mecanismo de escaneo, permitiendo que el láser escanee a través de la superficie del material procesado y forme el patrón de marcado final.

2.3.2 Estructura típica de una máquina de marcado de escaneo

El mecanismo de escaneo generalmente tiene dos formas estructurales: escaneo mecánico y escaneo de galvanómetro.

2.3.3 Escaneo mecánico

El sistema óptico de una máquina de marcado de escaneo mecánico incluye un láser, reflectores y una lente de enfoque. El escaneo mecánico cambia las coordenadas X-Y del reflector a través del movimiento mecánico, cambiando la posición donde el rayo láser alcanza la pieza de trabajo.

Después de que la trayectoria óptica se redirige a través de los reflectores, el rayo láser actúa sobre la pieza de trabajo a través de la lente de enfoque. El movimiento del reflector y lente de enfoque permite que el láser de salida alcance diferentes posiciones en el plano y marque gráficos o caracteres.

2.3.4 Exploración del galvanómetro

El sistema óptico de una máquina de marcado de escaneo galvanométrico incluye un láser, galvanómetros X e Y y una lente de enfoque de campo plano. El rayo láser emitido por el láser se dirige a los galvanómetros X e Y, que escanean a lo largo de los ejes X e Y.

La computadora industrial controla el ángulo de reflexión de los espejos, que controla la desviación del rayo láser. Después de ser enfocado por la lente de enfoque de campo plano, el foco del láser se mueve a través del material de marcado y deja el patrón requerido en la superficie del material.

El escaneo del galvanómetro puede mejorar la calidad y la velocidad del marcado, pero su área de marcado generalmente no es tan grande como la del marcado de escaneo mecánico.

3. Conclusión

El marcado láser puede crear marcas duraderas a través de la eliminación de material, el cambio de color de la superficie o la eliminación de capas. Diferentes principios son adecuados para diferentes materiales y objetivos de marcado, desde el grabado de metal profundo hasta el marcado de color y el marcado de etiquetas.

Marcado de máscara, marcado de matriz y marcado de escaneo tienen sus propias ventajas. El marcado de máscara puede proyectar rápidamente patrones predefinidos, el marcado de matriz es útil para el marcado de matriz de puntos en línea de alta velocidad y el marcado de escaneo ofrece un control flexible para gráficos, texto y patrones complejos.