Principes de marquage laser et méthodes principales expliqués

Le marquage au laser est un processus qui crée un texte permanent, des motifs, des symboles ou des codes sur la surface d'une pièce. Pendant le processus, une machine de marquage laser dirige un faisceau laser sur la surface du matériau, provoquant une vaporisation, une fusion, un changement de phase, un changement de couleur ou un retrait de couche en fonction du matériau et des paramètres du laser.

Ce guide explique les principaux principes de marquage au laser et les méthodes courantes utilisées pour former des motifs de marquage, y compris l'enlèvement de matière, le changement de couleur de surface, le retrait de couche, le marquage de masque, le marquage de matrice et le marquage par balayage.

1. Principe de marquage laser

Le marquage laser fonctionne en appliquant une énergie laser focalisée sur la surface d'une pièce. Lorsque le laser atteint la surface, le matériau peut se vaporiser, fondre, changer de phase, changer de couleur ou exposer une couche sous-jacente. Ces modifications forment des marques lisibles et durables sur le produit.

Les principes de formation des motifs de marquage au laser peuvent généralement être divisés en trois catégories.

1.1 Former une marque en enlevant du matériel

1.1.1 Principe

Dans ce procédé, un laser avec une puissance de crête relativement élevée irradie la pièce. Le matériau est chauffé à une température élevée, ce qui provoque la fusion ou l'évaporation d'une partie de la surface. Lorsque le matériau sélectionné est retiré, la pièce développe une marque visible avec un effet sculpté ou gravé.

1.1.2 Échantillon de produit

Cette méthode est souvent utilisée pour la gravure profonde sur des pièces métalliques telles que les engrenages et les bielles.

1.2 Modification de la couleur de surface du matériau

1.2.1 Principe

Dans ce procédé, un laser avec une puissance de crête relativement faible irradie la pièce et chauffe le matériau à une température de changement de phase pour les matériaux métalliques ou à une température de dénaturation pour les matériaux non métalliques sélectionnés. Ce chauffage contrôlé modifie la couleur de la surface et crée une marque visible sans nécessairement enlever une grande quantité de matière.

1.2.2 Échantillon de produit

Des exemples typiques comprennent le marquage de couleur sur des matériaux métalliques tels que l'acier inoxydable et le marquage noir sur des matériaux non métalliques sélectionnés tels que les plastiques.

1.3 Retrait ou déplacement de couches de matériau

1.3.1 Principe

Dans les matériaux multicouches, un laser peut supprimer ou modifier une ou plusieurs couches de surface pour révéler la couleur du matériau sous-jacent. Le contraste entre la couche de surface et la couche inférieure exposée forme le motif de marquage final.

1.3.2 Échantillon de produit

Cette méthode peut être utilisée pour marquer au laser des étiquettes de marque multicouche et d'autres matériaux stratifiés qui créent un contraste de couleur clair après le retrait de la couche supérieure.

2. principales méthodes de marquage laser

Selon la façon dont le motif de marquage est formé, les méthodes de marquage au laser peuvent être divisées en trois catégories courantes: marquage de masque, marquage de matrice et marquage de balayage.

2.1 Marquage du masque

2.1.1 Structure typique d'une machine de marquage de masque

Une machine de marquage de masque utilise un système de chemin optique qui comprend le laser, le masque, la lentille d'imagerie et d'autres composants optiques majeurs. Le masque porte le contenu de marquage et le système optique projette le motif de marquage sélectionné sur la surface de la pièce.

2.1.2 Principe de fonctionnement du marquage du masque

Dans le marquage de masque, le laser pulsé émis par la source laser est étendu et projeté uniformément sur le masque. Une partie du laser traverse les sections creuses du masque. Les graphiques sur le masque sont ensuite imagés sur la surface de la pièce après avoir été focalisés par la lentille.

La zone de matériau irradiée par le laser forme une marque lisible. En général, chaque laser pulsé peut former une marque. Changer le masque permet aux utilisateurs de changer le contenu de marquage laser. Les lasers à CO2 pulsés et les lasers YAG pulsés à l'état solide peuvent être utilisés pour le marquage des masques.

2.2 Marquage des tableaux

2.2.1 Structure typique d'une machine de marquage de réseau

Le système de trajet optique d'une machine de marquage de réseau peut comprendre plusieurs composants principaux.

2.2.2 Principe de fonctionnement du marquage de réseau

Dans le marquage matriciel, plusieurs lasers RF CO2 sont disposés verticalement. À un moment choisi, l'ordinateur industriel commande l'alimentation du laser pour activer plusieurs canaux laser en même temps. Par exemple, si les canaux laser n ° 1 à n ° 7 émettent sept impulsions en même temps, ils peuvent ablater sept fosses sur la surface de la pièce et former sept traits verticaux similaires au caractère "1".

A un autre moment, l'ordinateur peut n'activer qu'un seul canal laser, créant un seul point en bas. En contrôlant les lasers qui tirent à différents moments, le système peut former une lettre matricielle ou un motif de caractères.

Les caractères communs peuvent être formés avec une matrice de points 5 × 7 ou 7 × 7. Le marquage de tableau peut atteindre des vitesses très élevées, ce qui le rend utile pour le marquage en ligne à grande vitesse. Cependant, il convient principalement aux caractères matriciels et sa résolution peut ne pas être suffisante pour les caractères complexes ou les graphiques très détaillés.

2.3 Marquage par balayage

2.3.1 Principe de fonctionnement du marquage par balayage

Une machine de marquage par balayage entre le motif de marquage dans un ordinateur personnel industriel. L'ordinateur contrôle le laser et le mécanisme de balayage, permettant au laser de balayer la surface du matériau traité et de former le motif de marquage final.

2.3.2 Structure typique d'une machine de marquage à balayage

Le mécanisme de balayage a généralement deux formes structurelles: balayage mécanique et balayage galvanométrique.

2.3.3 Balayage mécanique

Le système optique d'une machine de marquage à balayage mécanique comprend un laser, des réflecteurs et une lentille de focalisation. Le balayage mécanique change les coordonnées X-Y du réflecteur par le mouvement mécanique, changeant la position où le faisceau laser atteint l'objet.

Une fois le trajet optique redirigé à travers les réflecteurs, le faisceau laser agit sur la pièce à usiner à travers la lentille de focalisation. Le mouvement du réflecteur et de la lentille de focalisation permet au laser de sortie d'atteindre différentes positions dans le plan et de marquer des graphiques ou des caractères.

2.3.4 Balayage du galvanomètre

Le système optique d'une machine de marquage à balayage galvanométrique comprend un laser, des galvanomètres X et Y et une lentille de focalisation à champ plat. Le faisceau laser émis par le laser est dirigé sur les galvanomètres X et Y, qui balayent le long des axes X et Y.

L'ordinateur industriel contrôle l'angle de réflexion des miroirs, qui contrôle la déviation du faisceau laser. Après avoir été focalisé par la lentille de focalisation à champ plat, le foyer laser se déplace à travers le matériau de marquage et laisse le motif requis sur la surface du matériau.

Le balayage du galvanomètre peut améliorer la qualité et la vitesse de marquage, mais sa zone de marquage n'est généralement pas aussi grande que celle du marquage mécanique.

3. Conclusion

Le marquage laser peut créer des marques durables par enlèvement de matière, changement de couleur de surface ou retrait de couche. Différents principes conviennent à différents matériaux et objectifs de marquage, de la gravure profonde sur métal au marquage couleur et au marquage d'étiquettes.

Le marquage de masque, le marquage de tableau et le marquage de balayage ont chacun leurs propres avantages. Le marquage de masque peut rapidement projeter des motifs prédéfinis, le marquage de tableau est utile pour le marquage à matrice de points en ligne à grande vitesse, et le marquage de numérisation offre un contrôle flexible pour les graphiques, le texte et les motifs complexes.