Цаасан лазерийн тэмдэглэх төхөөрөмжүүд металл гадаргууд яаж байнгын тэмдэг үлдээх вэ

Галын дагууламжтай материалуудын шинжлэх ухаан Кабельтай лазерийн тэмдэглэгээний машинууд Метал гадаргуутай үйлчлэх

Лазер метал гадаргууд байнгын тэмдэг үлдээх зарчим

Fiber лазер тэмдэглэх төхөөрөмж нь металын гадаргууд машины 1064 нм долгионы урттай цацрагийг шингээхэд гадаргуу дээрх байнгын өөрчлөлтийг хийдэг. Энэ хүчтэй гэрэл материалыг онох үед электронуудыг үнэн зөв идэвхжүүлдэг бөгөөд 2024 оны NMLaser-ийн судалгаагаар орчин үеийн температур нь ойролцоогоор 10,000 хэм Целсий хүрдэг. Дараа нь болох нь маш сонирхолтой - энерги шилжих хурд нь металлын дүрсийг нэгэн зэрэг макроскопин түвшинд өөрчилдөг ч бусад бүх зүйлийг хэвээр нь үлдээдэг. Энэ процесс нь эсвэл исэлдэлтийн давхарга эсвэл гадаргуу дээрх хатуу эдлэлийн эсэргүүцэлд тэсвэртэй жижиг хөндийг үүсгэдэг.

Лазер-материалын харилцан үйлчлэлийн процесс: Исэлдэлт, Хайлалт, Уурших

Тэмдэглэл хийх үед металлын гадаргуу нь дараалсан гурван термодинамик хувиралд ордог:

1. Исэлдэлт : Гадаргуугийн атомууд агаарын хүчилтөрөгчтэй урвалд орж, хар, хатуу исэлдэлтийн давхаргыг үүсгэнэ.
2. Химийн шингээл : Жигнэмэл хүрээлэнгийн хайлалтыг (0.01–0.5 мм гүн) идэвхжүүлэх нь тэмдэглэл болон бөөрөлтийн нөлөөг үүсгэхэд тохиромжтой.
3. Уурших : Хүчтэй импульс нь материалыг агшин зуур халааж ууршуулдаг тул гүнзгий цохигдсон тэмдэг үлдээнэ.

Энэ удирдагдах дулааны нөлөөлөл нь хүчилтэй ванн, шархлаа үүсгэгч цохилт зэрэг хатуу аж ахуйн цэвэрлэх аргуудад тэсвэртэй тэмдэг байхыг хангана.

: Гадаргуугийн модификация дахь өндөр интенсив ширхэг лазерын цацрагийн үүрэг

Орчин үеийн ширхэг лазер нь cO2 системээс 3–5 дахин их цацрагийн нягт нь 20 микрон хүртэлх жижиг цэгт 1 МВт/см² хүртэл төвлөрүүлнэ. Энэ нарийн нарийвчлал нь дараах хоёр гол үр дүнгийн аргыг бий болгодог:

• Болон : Дулааны нөлөөгөөр исэлдэх давхаргын өсөлт нь өндөр контраст, коррозид тэсвэртэй тэмдгийг бий болгодог.
• Эмчлэх : Хайлуулсан бүсэд бапт газын бөмбөлөг нь хар металлууд дээр харагдах контрастыг нэмэгдүүлнэ.

: Бүтцийн бат бөх байдал хадгалагдаж байнгын тэмдэглэгээ хийх боломжийг эдгээр механизмүүд олгодог.

: Абляци vs. Аннилинг: Металл дээрх тэмдэглэгээний механизмыг ойлгох

• Аблация : Алюминий ба ган дээрх орхин цуврал дугааруудыг ууршуулах замаар 10–200 мкм материал авч зогсох бөгөөд тохиромжтой.
• Болон : Хайлтын цэгээс дооших хяналттай халууныг ашиглан өнгөлөг исэлтийн давхаргыг үүсгэх аргыг хэрэглэдэг бөгөөд гадаргуугийн бат бөх байдал нь хадгалагдаж байх хирургийн багажинд өргөн ашигладаг.

Эдгээр аргуудыг ашиглан бат бөх бүтээлүүдийг гарган авах бөгөөд тогтвортой байдал нь ASTM B117 давсны шүршиг урсгах туршилтаар баталгаажсан 500+ цагийн дараа харагдах чанарын алдагдал 5%-аас бага байна.

Металл материалыг тэмдэглэхийн тулд оптик кабель ашигласан төхөөрөмжийн үндсэн технологи

Оптик кабель ашигласан орхины төхөөрөмжийн ажиллах зарчим: Үндсэн хэсгүүд ба цацрагийн нэвтрүүлэлт

Цахилгаан лазерийн тэмдэглэх төхөөрөмжийн гол нь гурван үндсэн хэсэгт оршдог: эхлээд лазерын эх үүсвэр байна. Дараа нь ихэнх сорви нь явагддаг иттербийн тунаас хийсэн оптик резонатор байрладаг. Эцэст нь цацрагийг хүргэхэд хариуцлагатай гальванометрийн систем байна. Лазерын диод нь ажлыг эхлүүлэхэд тэдгээрийн тунаас хийсэн ширмэн дотор туссан гэрлийг нэмэлтээр түлхэж өгдөг тул 1064 нм-ийн маш нарийн цацраг үүсдэг. Эдгээр системүүдийн үр дүнтэй байдлыг баталгаажуулах нь энэ цацрагийг металлын гадаргууд зөвхөн 5-10 микрометр нарийвчлалтай зориулалтын байрлалд хүргэх чадвартай сканерлэх толинуудыг ашиглан чиглүүлэх боломжийг олгодог. Энэ бүх процесст тэмдэглэгдэж буй материалын хүрээлэнгүй бие махбодийн хүрэлцээгүйгээс багажны элэгдэлтэй холбоотой асуудал гардаггүй. Мөн эдгээр төхөөрөмжүүд нь Жилийн фоторашид орсон сүүлийн үеийн судалгаагаар уламжлалт CO2 лазерийнхаа гурван дахин давуу талтай буюу орчин үеийн цахилгаан-оптик үр ашиг нь ойролцоогоор 28% байдаг.

Металл боловсруулах үед цахилгаан лазерын нарийвчлал, цацрагийн чанар

M квадрат утгыг 1.1-ээс доош байлгасан цахилгааны цацраг нь онцгой олон жижиг дэлгэрэнг хүртэл тэмдэглэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь нисдэг онгоцны хэсгүүдийн дугаарлалт, эмнэлгийн тоног төхөөрөмжинд шаардагдах онцгой төхөөрөмжийн ижил төстэй илэрхийлэл боловсруулахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахилгааны цацрагийг импульсийн горимоор ашиглах үед оператор 1-200 кГц хүртэлх давтамжийг тохируулах боломжтой бөгөөд энэ нь материалын дээр энерги оруулах хяналтыг сайжруулдаг. Энэ нь ажилласан зэс төрөлхийн гадаргуу дээр тэмдэглэгдэх гүн нь дунджаар ±0.002 мм-ийн нарийвчлалтай байдаг. Эдгээр шинэ технологийн онцлог нь хуучин системүүдтэй харьцуулахад дулааны нөлөөллийн бүсийг ойролцоогоор 40 хувь бууруулж чаддаг бөгөөд 2023 онд Понемон институтын судалгаагаар төвөгтэй нөхцөлд ч гэсэн 98.5% нийтлэг харьцуулах түвшинд үлдэх чадвартай байдаг.

Цахилгааны цацраг нь CO2 ба УВ цацрагаас металл дээрх тэмдэглэгээ хийхэд яагаад давуу талтай вэ

Металл дээрх тэмдэглэгээний ажлыг цахилгааны цацраг гүйцэтгэдэг нь гурван онцлог давуу талын улмаас:

• Усны материалтай хамаарал : 1064 нм долгионы урт нь аллюмин ба ган дээр ~80% шингээлттэй бөгөөд CO2 лазерын <15% үр дүнтэй харьцуулахад маш их давуу талтай.
• Үйл ажиллагааны үр ашиг : 70 Вт-ын ширэг лазер нь 100 Вт-ын CO2 системээс 2.5 дахин хурдан металыг тэмдэглэх бөгөөд 30% бага цахилгаан хэрэглэнэ.
• Илүү цагдаагүй : Лазерын тэмдэглэгээ нь давсны хур шүрших туршилтыг 500 цагаас илүү үнсэн (ASTM B117) бөгөөд полимерүүд дээрх УВ лазерын аблациягаас гурван дахин давуу чанартай.

Үйлдвэрлэлийн мэдээллээс үзэхэд ламп-пүлсэнгээс ширэг лазер рүү шилжихэд эзэмших зардал 23%-иар буурдаг бөгөөд энэ нь диодын амьдралын хугацаа 100,000 цагаас илүү бөгөөд зарцуулах материалгүйгээр байгаа нь гол шалтгаан юм (Үйлдвэрлэлийн дагуул судалгаа, 2024).

Лазер тэмдэглэх vs. Багцлах: Металлын байнгын тодорхойлолтод зориулсан аргууд

Металлын гадаргуу дээрх лазер тэмдэглэх, багцлах, цохон босгох тодорхойлолт

Ширэг лазерын системүүд нь металл тодорхойлохын тулд гурван үндсэн аргыг ашигладаг:

• Лазерийн тоосго : Материалыг уур болгон хөндий гудас (0.02–1 мм гүн) үүсгэдэг бөгөөд инженерийн хэсгийн дугаарлахад хамгийн тохиромжтой.
• Лазер эрж бичих : Зөөлөн гадаргууг үүсгэхийн тулд гадаргууг хайлгах (0.002–0.02 мм), ихэвчлэн нержавеющий ган дээрх лого дээр ашигладаг.
• Лазерын тэмдэглэл : Материал авч нэрүүлэхгүйгээр гадаргуугийн хими дахин бүтцийг өөрчлөх бөгөөд өндөр канденсийн өнгө өөрчлөлтийг үүсгэх нь эмнэлгийн багажинд тохиромжтой.

Технологийн гүн, бат бөх чанар, хэрэглээний ялгаа

Тодорхой гүн хавтгай боловсруулалт нь хамгийн их гүнийг олгож байвал ч мөнгөн лазерийн тэмдэглэгээ нь химийн нөлөөллөөс илүү тэсвэртэй доторх давсны давхаргыг үүсгэж чаддаг—тухайн тохиолдолд цуврал хайлж тэмдэглэгээнээс илүү алдай хайлш эд ангиудад онцгой тохиромжтой байдаг.

Салбарын мэдлэг: 'Тэмдэглэх' нь 'Огтлох'-оос илүү удаан хадгалагдаж байв

2023 онд нийтэлсэн аэрокосмосын материал судалгаагаар механик огтлолтын аргаар хийсэн тэмдгийнхээс давирхай гэрлийн тэмдгүүд нь давсны шүршилтийн туршилтын үеэр бараг тарх хагас жил илүү удаан хадгалагдаж байжээ. Шалтгаан нь ширхгийн лазерын тусламжтайгаар гадаргуу доор хамгаалалтын исэлдүү давхаргыг үүсгэдэг бол традицил огтлолт нь материалыг хайчилдаг байна. Цэнэгийн хөдөлгүүрийн хэсгүүдэд энэ нь маш их ач холбогдолтой, гадаргыг бүхэл байлгах нь цаг хугацааны явцад үүсч болох аюултай хагарлыг сэргийлэхэд тусалдаг. Олон нисэх онгоцны хэсгийн үйлдвэрлэгчид одоо FAA-гийн стандартыг хангаж бүтцийн бүрэн байдалыг хадгалж байх шаардлагатай титанийн хэсгүүдийг тэмдэглэхдээ лазерийн тэмдэглэх аргыг сонгож байна.

Металл дээрх ширхгийн лазерын тэмдгийн бат бөх чанар ба инженерийн хэрэглээ

Ширхгийн лазерын тэмдгүүд нь инженерийн металлын илэрхийлэлд онцгой удаан хадгалагдах чанартай байдаг. Барилгын Олон Улсын Ахисан Үйлдвэрлэлийн Технологийн Сэтгүүл (2023), эдгээр тэмдэглэгээнүүд нь тасралтгүй 15 жилийн индустрийн ашиглалтын дараа 99.8% уншигдах чанарыг хадгалж байгаа бөгөөд традицион аргуудад байсан нэвт бэхэлгээ, химийн идэвхжүүлэлтийг давж гарчээ.

Металл гадаргуу дээрх байнгын тэмдэглэгээний урт хугацааны ажиллагаа

Фибер лазерийн өөрчлөлтүүд нь атомын түвшинд явагддаг бөгөөд абразив, индустрийн цэвэрлэгээ, хэт ягаан туяаны нөлөөнд тэсвэртэй оксидчлолын давхарга эсвэл микро-бүтцийг үүсгэдэг. Тэдгээрийн бат бөх чанарыг DIN EN ISO 6402-2 стандартын дагуу баталгаажуулсан бөгөөд чухал ажилд ашиглахад итгэлтэй байдлыг баталж өгдөг.

Орчны стрессийн хүчин зүйлд тэсвэртэй: дулаан, чийг, химийн бодис

NASA-гийн шалгалт (2022) титан хайлшийн дээрх фибер лазерийн тэмдэглэгээ дараах нөхцөлд бүрэн уншигдах байдалтай байсныг баталжээ:

• 650°C температурт 2000 цаг
• Эрдийн усны орчинд 50 жил байгаа нөхцөлд таарах солиосон усны шүргэлт
• Гидравлик шингэнд ба нисэх онгоцны түлшинд дүрэвтэлт

Эдгээр үр дүнгээс фибер лазерийн тэмдэглэгээ нь хэт ялангуяа хүнд нөхцөлд ашиглахад тохиромжтой гэдгийг харуулж байна.

Хувилбар судалгаа: Цахилгаан кабел тэмдэглэх агаарын тээврийн хэрэгслийн хэсгүүдийг хянах

Турбин үйлдвэрлэгч нь тэмдэглэсэн кодуудыг 50Вт-ийн цахилгаан кабел ашиглан QR кодоор солиход хэсгүүдийг хянах чадварыг 40%-иар сайжруулжээ. Тэмдэглэл нь нисдэг машиний хэсэгт 10,000 удаагийн дулааны циклд тэсвэрлэж, 0.1 мм-ээс бага нарийн нарийвчлалтайгаар уншигдаж байв.

Хувилбар судалгаа: Хөнгөн цагаан савны дээр тод цуврал дугаар тавих

Цохны давтамжийг 120 кГц болгон тохируулж, туслах хийг ашигласнаар цахилгаан бараа үйлдвэрлэгч нь хөнгөн цагаан дээр цэвэр цагаан өнгийн тэмдэглэл хийж чаджээ. Эдгээр тэмдэглэлүүд IPC-650 наалдах туршилтыг амжилттай өнгөрсөн бөгөөд дараах туршилтуудын дараа хэвээрээ хадгалагдсан:

• Индүстрийн уусгагчаар 500 удаа арчих
• гадаа нээлттэй тавих 10 жилийн туршилт
• 100 ГГц хүртэлх цахилгаан соронзон саатлын туршилт

Өөр өөр металлын хувьд цахилгаан кабел параметрүүдийг тохируулах болон ирээдүйн зүй тогтол

Металл дээр цахилгаан кабел гравировка хийхэд хүч чадлын тохируулга нөлөөлөх нь

Лазерын хүч нь шууд тэмдэглэлийн гүн болон харагдах чанарт нөлөөлдөг. Зөөлөн ган дээр илүү өндөр хүч (20–50 Вт) нь илүү гүнзгий эрүүл мэндийн ууршуулал болон хяналттай исэлдүүлэлтийг үүсгэдэг бөгөөд өндөр харьцаатай үр дүнгээр төгсдөг. Цагаан тугалганд илүү бага хүч (5–15 Вт) нь гадаргуугийн бүхэл байдалд хамааралгүйгээр уншигдах нягт тэмдэглэгээг үүсгэх бөгөөд хэлбэрээ алдагдуулдаггүй.

Янз бүрийн металлуудын хувьд импульсын давтамж болон тэмдэглэх хурдыг оновчлох

Өндөр давтамж нь цагаан тугалга шиг дулаан дамжуулах чадвар сайтай материалыг илүү халахыг саатуулдаг бол илүү удаан хурд нь зөөлөн ган дээрх илүү хүчтэй исэлдүүлэлтийг хангахын тулд хангалттай энерги цуглуулах боломжийг олгодог.

Зөөлөн ган болон цагаан тугалгыг тэмдэглэхэд тохирох параметрийн стандарт

Зөөлөн ган нь ихэвчлэн коррозид тэсвэртэй цуврал дугаар үүсгэхийн тулд 30 Вт-ын хүч чадал, 80% наалдсан давхцал шаарддаг. Нөгөө талаар цагаан тугалга нь 10 Вт-ын хүч чадал, 120% сканерийн зайтайгаар FDA-гийн дагуу тэмдэглэл хийх боломжийг олгодог бөгөөд дулааны деформацийг хамгийн бага байлгадаг.

Орчин үеийн лазерийн тэмдэглэгээний машинд хиймэл оюуны тусламжтай параметрийн оновчлолт

Машин сургах алгоритмууд одоо 34% илүү хурдан тохиргооны оновчтой тохиргоог таамаглаж байна (LaserTech сэтгүүл, 2024). Интеграцлагдсан харааны систем нь материалын найрлагыг ба гадаргуугийн боловсруулалтыг бодит цагт шинжилж, өөр өөр үйлдвэрлэлийн багц дээр тогтвортой тэмдэглэгээний чанарыг хангахын тулд параметрүүдийг автоматаар тохируулдаг.

Ирээдүйн стратеги: Автомашины болон эмнэлгийн төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлд хэрэглээг өргөжүүлэх

Автомашины үйлдвэрлэгчид хөдөлгүүрийн блокууд дээр VIN тэмдэглэгээ хийхийн тулд цацрагийн лазер ашиглаж байгаа бөгөөд эдгээр нь урт хугацаат, экстрем үеийн нөхцөлд тэсвэртэй байдаг. Эмнэлгийн салбарт дэд микрон нарийцал нь дахин давтагдах автоклавын циклд тэсвэртэй багаж төхөөрөмж дээр бат бөх тэмдэглэгээ хийх боломжийг олгодог. Энэ нь зохицуулалтын харилцаа ба өвчтөнд аюулгүй байдлыг дэмждэг.

Түгээмэл асуулт

Цацрагийн лазерыг металлыг тэмдэглэхэд яагаад тохиромжтой болдог вэ?

Цахилгаан кабел нь 1064 нм долгионы урттай бөгөөд цахилгаан, ган зэрэг металлуудад сайн шингэдэг тул нарийн нарийвчлал ба үр ашигтай ажиллагааг нь хангана.

Цахилгаан кабелээр тэмдэглэсэн тэмдгийн бат бөх байдал нь харьцуулахад ямар байх вэ?

Цахилгаан кабелээр тэмдэглэсэн тэмдгийг бат бөх гэж үздэг бөгөөд аж ахуйн салбарт 15 жил өнгөрсэн ч 99.8% нь хэвээрээ легкийн дагуу харагдана. Тэмдгүүд нь халуун, чийг, химийн нөлөөнд тэсвэртэй байдаг.

Лазерийн тэмдэглэл, олборлолт, шүргэлтийн ажиллагаануудын гол ялгаа юу вэ?

Лазерийн олборлолт нь материал дээрээ гудамж үүсгэхийн тулд ууршина, шүргэлт нь гадаргууг хайлуулж бага гүнзгий байдал үүсгэх бол тэмдэглэх нь материал авч арилгахгүйгээр гадаргуугийн химийн бүтцийг өөрчлөх замаар өнгөний хүчтэй контраст үүсгэнэ.

Салбар аж ахуйн нэгжүүд CO2 ба УВ лазерийн оронд цахилгаан кабел лазерыг яагаад илүүд үздэг вэ?

Цахилгаан кабел лазерыг материалтай нь дүйцдэг, ажиллагааны үр ашигтай, тэмдгийн бат бөх чанараас болоод илүүд үздэг бөгөөд энэ нь CO2 ба УВ лазерийн шийдэлтэй харьцуулахад олон талаар давуу талтай байдаг.

ХИ ямар байдлаар лазерийн тэмдэглэгээний үр ашигтай байдалд нөлөөлөх вэ?

ХИ-д суурилсан системүүд нь гар аргаар тохируулах боломжгүйгээр лазерын параметрүүдийг илүү хурдан оновчтой болгодог бөгөөд өөр өөр материал, нөхцөлд тэмдэглэх процессын нарийвчлалыг, тогтвортой байдалыг сайжруулдаг.