Қиын металлдарда – алюминий мен мырышта – талшықты лазерлік белгілеу

Неліктен Алюминий мен Мыс Стандарттыққа Тосқауыл Қояды Талшықты лазерлік маркер Баптаулар

Жоғары жарқырауы мен жылу өткізгіштігі: Тұрақты маркировкаға физикалық кедергілер

Алюминий мен мысты өңдеу стандарттық талшықты лазерлік маркерлер үшін олардың екеуіне де ортақ болып келетін екі негізгі физикалық қасиеттеріне байланысты нақты қиындықтар туғызады. Біріншіден, бұл материалдардың екеуінің де жақын инфрақызыл сәулелерді шағылдыру дәрежесі өте жоғары — мыс үшін шамамен 90%, ал алюминийдің әртүрлі қорытпалары үшін бетінің тазалығына байланысты 65%-дан 95%-ға дейін. Екіншіден, жылу өткізгіштіктері өте жоғары: таза мыс үшін 400 Вт/мK-ге, ал әдеттегі алюминий қорытпалары үшін шамамен 200-250 Вт/мK-ге жетеді. Бұл сипаттамалар лазер энергиясының көбісі материалға сіңбей, одан шағылып кететінін және сіңген энергияның да материал бойымен тез таралатынын білдіреді. Нәтижесінде локальді балқу немесе түсінің өзгеруі жеткіліксіз болғандықтан, бізге қажет болып отырған айқын, қайталанатын белгілерді жасау қиындайды. Стандарттық параметрлер көбінесе төмен қуат әсерінен көрінетін белгілердің едәуір нашарлауына немесе жоғары қуат әсерінен жылулық зақымданудың әртүрлі түрлерінің пайда болуына әкеп соғады. Осының бәрі түсті емес металдармен (мыс пен алюминий) жұмыс істеу темір немесе титанмен салыстырғанда толығымен өзгеше тәсілдерді талап етеді — яғни жарық олармен қалай әрекеттесетінін және жылу олардың құрылымымен қаншалықты тез таралатынын міндетті түрде ескеретін тәсілдерді.

Жиі кездесетін ақаулық түрлері: Күйген іздер, беткей тоттану және шағылдырушы металдарда контрастының төмендігі

Параметрлерді оптимизациялаусыз стандартты талшықты лазерлік маркерлер алюминий мен мысқа үш түрлі қайталанатын ақауларды тудырады:

• Жылулық жүйенің бұзылуы , тұрақсыз сіңіру нәтижесінде жергілікті қыздыру, көміртегілену және қызып кеткен шеттер пайда болады;
• Төмен контрасты немесе беткейлік белгілер , ISO/IEC 15415 сияқты автоматтандырылған көру тексеруі мен өнеркәсіптік оқылатын стандарттарға сай келмеуі;
• Бақылаусыз беткей тоттану , әсіресе анодталған алюминийде бояуының өзгеруі эстетикалық немесе функционалдық талаптарға қайшы келеді.

Бұл мәселелер импульстік энергия, ұзақтық және сәуле геометриясының сәйкессіздігінен туындайды — оператордың қатесінен емес — және жоғары көлемді өндірісте бөлшектердің қабылданбауына және өндірістің тоқтауына әкеледі.

Алюминий мен мысты сенімді маркирлеу үшін талшықты лазерлік маркер параметрлерін оптимизациялау

Негізгі баптаулар: Шағылдырушы металдар үшін импульс ұзақтығы, шыңдық қуат, жиілік және фокустық ығысу

Сенімді белгілеу төрт негізгі параметрді дәл, өзара байланысты реттеуді талап етеді:

• Импульс ұзақтығы : ‰100 нс импульстер жылулық диффузия пайда болғанға дейін энергияны шектейді, күйік қаупін азайтады және бетінің бүтіндігін сақтайды;
• Топ қуаты : ‰¥80 кВт интенсивтілігі абляциясыз көрінетін контрастық әсерге қол жеткізу үшін бастапқы шағылдыруды жеңуге мүмкіндік береді;
• Жиілік : 20–50 кГц қайталану жиілігі белгілеу жылдамдығы мен импульстар арасындағы жеткілікті суыту арасында теңдестіру орнатады, жинақталған жылу көбеюін болдырмау үшін;
• Фокустық ығысу : 0,5–2 мм-ге дефокусировка сәуле нүктесін кеңейтеді, қуаттың тығыздығын төмендетеді, тотығуды басу үшін, алайда тұрақты белгілеу үшін жеткілікті сәулелендіру қамтамасыз етіледі.

Бұл реттеулер материалдардың оптикалық және жылулық сипаттамаларына тікелей жауап береді — әсіресе мыс үшін 1064 нм-де 65%+ шағылдыру және алюминийдің жылдам жылу шашыратуы — және әрбір қорытпаның (мысалы, 6061 және 7075 алюминий) және бетінің күйінің (милл өңдеу, анодталған, қапталған) бойынша тексерілуі тиіс.

MOBA және CW талшықты лазерлік маркер көздері: Импульстік режим шағылу зақымдарын болдырмаған кезде

Шағылдырушы металдармен жұмыс істегенде MOPA (басты тербелмелі қуат күшейткіш) сәулелік лазерлер үздіксіз толқынды (CW) жүйелерден едәуір артық. CW лазерлердің проблемасы – олар тұрақты энергия шығарып тұрады, бұл оптиканы бұзуы мүмкін және бүкіл жүйені бұзып жіберетін кері шағылысуларға әкеліп соғады. Дегенмен, MOPA лазерлері басқаша жұмыс істейді. Олар шағылысулар проблема болардан бұрын материалға тиіп үлгеретін өте қуатты импульстерді дәл уақытылы шығарады. Бірнеше өнеркәсіптік қауіпсіздік бойынша есептерге сәйкес, бұл тәсіл шағылысу проблемаларын шамамен үштен бірге дейін азайтады. Ал мырышпен жұмыс істеген кезде MOPA импульстерін басқару тәсілі сериялық белгілеуге мүмкіндік береді. Дәстүрлі әдістер сияқты материалды шығарып тастамай, бетінде бақыланатын тотық қабаттарын құру арқылы жоғары контрастты белгілер жасайды. Бұл металл өзін құрғатпай-ақ сапасы жақсырақ белгілер жасайтынын білдіреді.

Шағылдыратын металдарда талшықты лазерлік маркердің жұмыс істеуін жақсартудың алдыңғы қатарлы әдістері

Бетінің алдын-ала өңдеуі (анодтау, қаптау) және өңдеуден кейінгі пассивтендіру стратегиялары

Жарқырағыш металдармен жұмыс істеген кезде дұрыс алдын-ала өңдеу бәрін шешеді. Алюминийді анодтау — оның орнына жарықты шағылдырудың орнына сіңіретін ерекше сіңіргіш қабат түзеді. Бұл лазерлердің металмен жұмыс істеу тиімділігін көптеген жағдайларда шамамен 70%-ға дейін арттырады, яғни біз күшті қуат қажет етпей-ақ жақсы маркалау нәтижесіне қол жеткіземіз. Мыс сияқты басқа да металдар үшін керамикалық немесе полимерлі уақытша қаптамалар маркировка процесінде негізінен осының бәрін орындайды. Олар маркировка жүріп жатқан кезде жарықтың шағылуын азайтады, ал маркировканың аяқталуымен толығымен жуылып кетеді. Келесі қадамдар да маңызды. Маркировкалардан кейін дұрыс пассивтендіру өте маңызды. Жұмыс істейтін металға байланысты әртүрлі химикаттар қолданылады. Әдетте алюминий хромат немесе үшвалентті хром ерітінділерімен өңделеді, ал мыс жиі бензотриазолды қажет етеді. Бұл өңдеулер алюминийде ақ тозаңның, мыста — бетінің қараюдың пайда болуын тоқтататын қорғаныш қабатын құрайды, әсіресе ылғал немесе ауадағы тұз мөлшері бар жағдайларда маңызды. Барлық бұл қадамдар маркировканың түсінікті болып қалуын, ұзақ мерзімге шыдап, әуежай компоненттерінен бастап медициналық құрылғылар мен электрондық бөлшектерге дейінгі өнеркәсіп салаларында қойылатын қатаң стандарттарға сай келуін қамтамасыз етеді.

Тұрақты талшықты лазерлік маркердің шығысы үшін нақты уақытта сәулені бақылау және бейімделетін кері байланыс жүйелері

Материалдардағы айырмашылықтар — беттерде пайда болатын жеңіл тот басу, май қалдықтары немесе құймалардың біркелкі таралмауы сияқты нәрселер маркировка процесі кезінде шағылдырылатын және жұтылатын жарық мөлшеріне әсер етеді. Қазіргі заманғы талшықты лазерлік маркерлер сәуле күші, фокус орны және кері сигнал күшін қамтитын бірнеше негізгі параметрлерді 1 секундта шамамен 10 000 рет жылдамдықпен бақылайтын интеграцияланған оптикалық датчиктермен жабдықталған. Бұл тұйықталған циклды жүйелер алынған ақпаратты пайдаланып, импульс энергиясы деңгейі, максималды қуат шығысы және фокустық нүктенің орны сияқты параметрлерді миллисекунд ішінде түзетеді. Мысалы, материал кенеттен шағылдыру қабілетін арттырған кезде шағылысқан энергияның өсуі байқалады; жүйе белгілердің біркелкі және анық болуын сақтау үшін импульс ықтималдығын сәл көтереді. Автокөлік жасау зауыттары мен электрондық компоненттер шығаратын фабрикаларда жүргізілген нақты әлемдегі сынақтар осындай ақылды жүйелер қалдық өнімдерді шамамен 40 пайызға дейін азайтатынын көрсетті. Сонымен қатар, медициналық құралдар үшін UDI кодтары немесе әуежаю өнеркәсібінде AS9132 талаптары сияқты компаниялардың сақтауы керек стандарттарға сай келуге көмектеседі.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Алюминий мен мыс болатқа қарағанда неліктен лазерлік баптаулардың әр түрлі талабын қажет етеді?

Алюминий мен мыстың жоғары шағылдыру қабілеті мен жылуөткізгіштігі бар, сондықтан лазерлік энергияның көпшілігі шағылысып немесе тез таратылып кетеді, ол болатқа қарағанда белгілеуді қиындатады.

Лазермен алюминий мен мысты белгілегенде жиі кездесетін қандай мәселелер бар?

Дұрыс баптаулар болмаған жағдайда лазерлер алюминий мен мыста жылулық дәлсіздік, төмен контрастты белгілер және беттің бақылаусыз тоттануын тудыруы мүмкін.

Мен алюминий мен мыс үшін волоконды лазер баптауларын қалай оптималдай аламын?

Нақты құймалар мен беткі жағдайларға сәйкес импульс ұзақтығын, пиктік қуатты, жиілікті және фокустық ығысуын реттеу арқылы.

MOPA лазерлері шағылысқыш металдарды белгілегенде қандай пайда әкеледі?

MOPA лазерлері қысқа, күшті энергиялық импульстер беру арқылы шағылысудан болатын зақымдануды болдырмаған, бетпен бақыталатын әрекеттестікке мүмкіндік береді.

Шағылысқыш металдарды лазерлік белгілеуде алдын-ала дайындаудың қандай рөлі бар?

Лазерлік жұтылуды арттыру үшін бейтараптандыру немесе уақытша қаптамалар сияқты алдын-ала өңдеулер шағылысуды азайтады және белгілеу сапасын жақсартады.