Лазерне гравірування та маркування є окреме спеціальне напрям обробки матеріалів. Зараз не тільки великі промислові підприємства, для яких нанесення лазерного маркування в більшості випадків є необхідністю, але і невеликі рекламні фірми набувають подібне обладнання. Але так було не завжди.
Широке впровадження лазерних систем гравірування та маркування досягнуто завдяки таким характеристикам сучасного лазерного обладнання:
- простота обслуговування;
- надійність роботи;
- мале енергоспоживання;
- швидка окупність при досить високій вартості.
В даний час в лазерних граверів найбільш широко застосовуються джерела лазерного випромінювання двох типів:
- газові СО2 лазери з довжиною хвилі випромінювання 10,6 мкм, вони використовуються для обробки пластиків;
- твердотільні і волоконні лазери з довжиною хвилі випромінювання 1,064 мкм, вони використовуються для обробки металів і в деяких випадках для обробки пластиків.
Перша випущена в Радянському Союзі в 1980-х роках серійна лазерна технологічна установка «Квант 60» використовувала твердотільний лазер з ламповим накачуванням. Вона представляла собою досить об'ємну і важку конструкцію, мала габаритні розміри 2370 х 1500 х 1345 мм, вага 750 кг, енергоспоживання 3,5 кВт. Для її охолодження була потрібна проточна вода 6 л / хв.
В кінці 90-х років минулого століття лазерні установки для гравіювання стали трохи більш «компактними», але всі інші «принади» і складності обслуговування залишилися. Найбільш незручним і витратним моментом в цих установках був обмежений ресурс роботи лампи накачування близько 300 годин. Після цього її необхідно було міняти. Для заміни лампи був необхідний досвід. Нерідко після цієї операції була потрібна додаткова юстирування. Всі ці фактори створювали масу незручностей при експлуатації. Проте продуманість конструкції і надійність «Кванта 60» вражаючі. За різними оцінками, на підприємствах СНД досі трудяться більше 1000 установок «Квант 60»!
Наступним етапом у розвитку систем лазерного гравірування стало використання твердотільних лазерів з діодним накачуванням. Заміна лампи накачування диодной матрицею дозволила знизити енергоспоживання і використовувати повітряне охолодження. Набагато спростилася технологія оптичної настройки. Зменшення габаритів дозволило виготовляти установки для лазерного гравірування в настільному варіанті. У той же час відмова від водяного охолодження привів до залежності від зовнішньої температури. Як правило, перегрів є основною причиною виходу з ладу цих систем. З урахуванням дорогого ремонту (іноді до 50% вартості установки) таке обладнання недовго домінувало на ринку. З появою волоконних джерел лазерного випромінювання частка лазерних граверів з діодним накачуванням істотно зменшилася.
Волоконні джерела позбавлені більшості недоліків їх попередників. Вони компактні, працюють в широкому діапазоні температур (до + 40 ° С), не вимагають обслуговування в період усього терміну експлуатації (ресурс більше 30 000 годин), мають низьке енергоспоживання. Використання світловода для доставки лазерного випромінювання дозволяє експериментувати з конструктивними рішеннями і дуже зручно при встановленні маркувального обладнання в технологічні лінії.
На сьогоднішній день лазерні комплекси для гравіювання, що виготовляються на основі волоконних джерел лазерного випромінювання, є найбільш економічними, надійними і зручними в обслуговуванні в своєму класі.
Розглянемо деякі функції, що дозволяють найбільш зручно і ефективно експлуатувати лазерні комплекси для маркування і розширити їх можливості.
ВІЗУАЛІЗАЦІЯ І ФОКУСУВАННЯ
Якість нанесення зображення або написи за допомогою лазерних систем гравірування визначається двома факторами:
- точністю наведення на фокус;
- точністю позиціонування малюнка або напису щодо об'єкта.
- Ці дві дії виконуються на будь-яких системах лазерного гравірування. У більшості випускаються в даний час лазерних граверів наведення на фокус виконується на підставі наступних критеріїв:
- максимальної яскравості точки лазерного променя на поверхні гравіруемих об'єкта;
- максимальній гучності звуку, що виникає при впливі лазерного променя на поверхню;
- шляхом поєднання червоних точок від двох напівпровідникових лазерів, розташованих під кутом один до одного.
Позиціонування малюнка щодо об'єкта, як правило, виконується за допомогою червоного лазера, що описує на об'єкті контур малюнка.
Для підвищення точності наведення на фокус і позиціонування в лазерних технологічних комплексах «Альт лазер Універсал» використана вбудована система візуалізації. Суть її полягає в наступному. У інтерфейс програми вводиться зображення об'єкта гравіювання, отримане за допомогою відеокамери, і програмно накладеним на нього малюнком. В результаті цього оператор може точно розташувати виріб щодо малюнка або малюнок (перемістити, повернути) щодо вироби (рис 1).
Оригінальна програмне забезпечення дозволяє швидко і точно фокусувати промінь як вручну, так і автоматично. Ручне фокусування зводиться до переміщення об'єктива до тих пір, поки точка від додаткового червоного лазера не співпаде з міткою на зображенні.
Автоматичний режим, заснований на Тріангуляційна методі вимірювання відстані, дозволяє виставляти фокус точністю 50 мкм, яка є оптимальною для даного класу устаткування.
СПЕКТРАЛЬНИЙ АНАЛІЗ
Аналіз матеріалу є невід'ємною частиною багатьох технологічних процесів обробки металів. Апріорне знання хімічного складу металу, з якого виготовлено виріб, дозволяє оптимальним чином підібрати параметри обробки. В емісійному спектрі, що виникає при взаємодії лазерного випромінювання з поверхнею виробу, міститься вся необхідна інформація (рис. 2).
На підставі цього видається можливим об'єднання технологічних процесів гравіювання і кількісного спектрального аналізу. У нашому випадку це дозволило реалізувати автоматичне налаштування режимів обробки відповідно до використовуваним матеріалом.
Методи лазерного емісійного аналізу досить добре розроблені і на їх основі створено широкий ряд спектроаналізаторів. Принципові відмінності розробленого експрес-аналізатора, поєднаного з серійним лазерним технологічним комплексом «Альт лазер Універсал», від стандартних спектроаналізаторів:
- процес аналізу спектру суміщений з процесом гравіювання;
- експрес-аналізатор інтегрується у вже існуючі лазерні системи;
- час, що витрачається на аналіз, мінімально і не позначається на загальному часу гравіювання.
Дана стаття не претендує на повне охоплення технологічних можливостей сучасних лазерних граверів.
Необхідність вирішення широкого кола завдань в поєднанні з доступністю і економічною ефективністю будуть і надалі визначати широке практичне застосування різних інновацій в лазерній техніці.
Лазерна техніка та технології "АЛЬТ ЛАЗЕР"
Україна, Харків, вул. Акад. Проскури, 12
тел. / факс +380 57 720-37-43, 720-33-21
e-mail: [email protected] , www.altlaser.com
<
