Лазерная гравировка: процесс, типы, материалы и применение

«Лазер гравирует логотипы, номера деталей или узоры на различных материалах, сохраняя при этом эстетическую привлекательность».

Гравировка — лучший метод для создания вывесок, логотипов, текстов, узоров и букв на рабочих поверхностях. В производстве используются различные методы гравировки, такие как механическая гравировка, лазерное травление, лазерная гравировка, и т.д.

Метод лазерной гравировки особенно популярен для обработки металлических заготовок в различных областях применения. Лазерный луч воздействует на заготовку и избирательно испаряет материал, создавая гравировку на поверхности. При этом использование лазеров с ЧПУ обеспечивает более высокий уровень точности и прецизионности. 

Понимание концепции гравировки, техник, типов и других аспектов помогает принимать более обоснованные решения и достигать оптимальных результатов. В этой статье будут рассмотрены рабочий механизм, совместимые материалы, области применения и т. д.

Что такое лазерная гравировка?

Это процесс создания глубоких постоянных отметок на поверхности материала путем бесконтактного (без сдвига) удаления материала. Лазерная гравировка использует источники CO₂ или волоконного лазера, которые точно перемещаются по указанному пути или шаблону, расплавляя и испаряя материал на определенной глубине. Тип лазерного источника зависит от типа материала, CO₂ подходит для Металлическая гравировка и волокна для неметаллических заготовок.

История гравировки, как предсказывают, началась 500,000 1900 лет назад, в начале каменного этапа. Считается, что в то время люди гравировали знаки на камнях. Позже, с началом металлического века, она становится одной из ключевых технологий цивилизации. До начала XNUMX года механическая гравировка была популярна повсюду, от монет (валюты) до промышленных изделий.

В 1950 году лазерная гравировка была впервые использована в авиастроении после тезиса о лазерной технологии Альберта Эйнестинса, представленного в конце 1910-х годов. Однако первая коммерческая машина была представлена ​​на рынке только после 1960-х годов. Затем эта технология непрерывно развивала свои возможности с течением времени. 

В настоящее время вы можете увидеть постоянные логотипы, знаки, узоры, разработанный текст и буквы, ремесло и особенности на различных металлических и неметаллических изделиях, гравировка номеров шасси на транспортных средствах и дизайн на ювелирных изделиях. Они гравируются лазером для точности, аккуратности и долговечности.

Как работает лазерная гравировка?

Как мы уже упоминали выше, вкратце говоря о том, как работает лазерная гравировка, лазерный луч воздействует на заготовку, и интенсивный нагрев расплавляет материалы, формируя элементы гравировки. Однако настройка и подробный процесс гораздо более всеобъемлющи, чем кажется. 

Обработка лазерной гравировки 

A Гравировка с ЧПУ В конструкции используются два или более зеркал (обычно три) и фокусное расстояние для концентрации луча перед выходом из лазерной головки. Таким образом, луч от маломощного лазерного источника фокусируется в линзе после отражения от нескольких зеркал. Программа ЧПУ управляет перемещением и направлением лазерных лучей, обеспечивая высокую точность, до 0.004 дюйма. 

Система работает по осям X, Y и Z, обеспечивая точную и детальную гравировку, управляя перемещением лазерной головки и позиционированием заготовки. Между тем, мощность лазерного источника, скорость, фокусное расстояние и количество проходов лазерного луча определяют глубину гравировки. Вы можете задать эти переменные в машине. Кроме того, во время гравировки подается сжатый воздух для удаления мусора и предотвращения загрязнения линз. 

Для лучшей иллюстрации того, как работает лазерная гравировка, давайте рассмотрим этапы процесса гравировки; 

Этапы процесса лазерной гравировки 

Процесс включает гравировку CAD-дизайна путем преобразования его в машиночитаемые инструкции, называемые векторными файлами. Следующие шаги подробно описывают, как можно гравировать материал с помощью лазера;

• Проектирование

Первым шагом является проектирование элементов гравировки в компьютерном программном обеспечении, таком как AutoCAD, Linkspace, LigthBurn и т. д. Проект должен иллюстрировать форму, размер, глубину, допуски и другую техническую информацию. 

• Проектирование по инструкциям 

Затем лазерный гравер преобразует этот дизайн в инструкции для движения лазерной головки, называемые растровыми или векторными файлами. Эти инструкции включают в себя путь лазера, повторение луча, скорость и т. д. 

• Подготовка материала 

Заготовка должна быть тщательно очищена от мусора, загрязнений или заусенцев. Далее, вам также необходимо учесть материальные возможности имеющегося оборудования. Некоторые лазеры могут работать только с определенными материалами. 

• Настройка машины 

Настройка процесса лазерной гравировки обычно включает в себя хлопки, конфигурацию лазера и выравнивание. Такие переменные гравировки, как скорость, мощность источника, частота и фокусное расстояние, должны быть оптимизированы в соответствии с вашими требованиями. Вы также можете провести тест на отходах перед началом фактического процесса. 

• Гравированные 

Теперь лазерная головка движется по заданной траектории с несколькими проходами, следуя инструкциям машины. Такая автоматизация сокращает время простоя, повышает точность и делает процесс более рентабельным.

Лазерная гравировка и лазерная маркировка — это один и тот же процесс?

Лазерная гравировка против травления против маркировки 

Хотя и гравюра, и так и лазерной маркировки, Процессы, использующие аналогичные источники и настройки, не предполагают удаления материала и создания узоров или фигур на поверхности с помощью углублений. Вместо этого лазер навсегда обесцвечивает поверхность, создавая заданный узор. Каждый материал имеет уникальный спектр поглощения лазера, который меняется на разные цвета после взаимодействия с лазером. Цветовой спектр может демонстрировать различные реакции в зависимости от источника лазерного излучения, номинальной мощности и длины волны. Также можно создавать лазерная гравировка логотипа, QR-коды и вывески. 

Итак, лазерную гравировку можно рассматривать как один из типы лазерной маркировки С точки зрения применения, это не совсем один и тот же процесс, но по сути это не одно и то же.

Материалы для лазерной гравировки

Распространенные материалы для лазерной гравировки 

Лазер может гравировать металл, пластик, кожу, композиты, дерево и ткань. Однако тип лазера и переменные обработки для них различны. Это связано с тем, что различные материалы для лазерной гравировки по-разному реагируют на лазерные лучи. Например, низкие температуры плавления пластика, как правило, демонстрируют больше термических эффектов, чем металлы.

Металл гравируется с помощью волоконных лазерных источников для лучшего результата, тогда как CO₂ популярен для дерева. Между тем, пластик можно гравировать как с помощью CO₂, так и с помощью волокон. В отличие от традиционных технологий, он позволяет гравировать даже твердые материалы любого уровня сложности. 

Драгоценные металлы

Почти все металлы и сплавы совместимы с процессом лазерной гравировки, и они являются наиболее используемым материалом для гравировки. Правильная мощность лазера может эффективно обрабатывать их от мягкого алюминия до закаленной стали. 

• Нержавеющая сталь
• алюминий
• Латунь
• Медь
• Титан
• Золото
• Серебро
• Анодированный алюминий
• Никель
• Хром и т.д. 

пластики

Как термореактивные, так и термопластичные пластмассы поддаются лазерной гравировке. Более того, лазерная гравировка акрила является наиболее популярной благодаря его прочности, ударостойкости и долговечности, от вывесок до информационных табло. Гравировка более толстых пластмасс представляет собой более сложную задачу, чем гравировка металла, поскольку окружающий пластиковый материал может нагреваться и влиять на точность. Лазерная Гравировка Пластика Для достижения чистых и точных результатов без повреждения поверхности необходимы правильные настройки мощности и скорости.

• Акрил
• АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол)
• поликарбонат,
• Полиэтилен (ПЭ)
• нейлон
• Делрин (ацеталь) и т.д. 

Дерево

Различные произведения искусства, ремесла, узоры, декоративные изделия и даже ювелирные изделия изготавливаются с помощью лазерной гравировки по дереву. Низкая мощность (обычно <100) может точно прожигать и разрушать поверхность дерева на желаемой глубине. Между тем, орех и клен являются двумя очень подходящими видами древесины для этого процесса. 

Другие материалы для лазерной гравировки

Кроме дерева, металла, сплавов и пластика, лазерной гравировкой могут быть подвергнуты и другие материалы;

• Углеродное волокно, стекло, полимер, армированный кевларом
• Резинка
• Натуральная, синтетическая и замшевая кожа 
• Картон

Какие существуют виды лазерной гравировки?

Классификацию можно проводить по двум критериям: среда генерации лазерного излучения и конкретное применение. Давайте обсудим. лазерные гравировальные машины в рамках этих двух классификаций;

На основе лазерного источника

Это означает, что является источником света для лазера; часто также рассматривается как типы гравировальных станковПроизводители также классифицируют гравировальные станки по типу лазерного источника, используемого в станке.

Гравировка лазером CO₂

Он использует CO₂ в качестве лазерной среды, и инфракрасный луч выходит из этого газа с длиной волны 10.6 микрометров. CO₂-лазер работает с неметаллическими материалами лазерной гравировки, такими как акрил, дерево, резина, стекло, кожа и т. д.

Волоконная лазерная гравировка 

Специальный волоконно-оптический кабель, легированный редкоземельными элементами, такими как эрбий или иттербий, используется в волоконных лазерах в качестве активной среды. Он высокоэффективен, компактен и идеально подходит для точной гравировки металла. Он обеспечивает высокоскоростную гравировку и совместим с твердыми сплавами. Но он имеет минимальное применение в гравировке неметаллических материалов. Волоконные лазеры могут быть дорогими и требуют открытого или вентилируемого рабочего пространства для устранения риска паров или газов.

Диодный лазер 

Как следует из названия, в качестве лазерной среды используются полупроводниковые диоды. Когда электричество проходит через диод, он испускает лазерный свет, который далее концентрируется в фокусной линзе, прежде чем попасть на поверхность заготовки.

Диодные лазеры подходят для гравировки небольших размеров, а граверы также выпускаются в виде настольных или портативных машин. Они делают гравированную поверхность гладкой, как и волоконные лазеры. Однако диодные лазеры имеют ограниченные возможности для большой и глубокой гравировки.

Кроме того, для гравировки также используются УФ- и ND:YAG-лазеры. 

На основе особенностей лазерной гравировки

Рельефная, глубокая, картинная или другая классификация на основе признаков для типов лазерной гравировки. В таблице ниже кратко изложены характеристики этих типов; 

Каковы преимущества лазерной гравировки?

Гравировка лазером не предполагает физического контакта инструмента с материалом, хотя термическое воздействие может быть более выраженным. Она исключает риск деформации при сдвиге и неточности из-за износа инструмента. Кроме того, к другим ключевым преимуществам относятся:

• Высокоточные и аккуратные гравированные элементы

Какие бы методы или приемы мы ни описали выше, процесс лазерной гравировки обеспечивает более высокую точность и аккуратность. Современные ЧПУ и автоматизированные лазерные граверы достигают жесткого допуска по сравнению с традиционными методами гравировки или лазерного производства.

• Скорость гравировки

Высокая скорость лазерной гравировки повышает эффективность производства и снижает себестоимость единицы продукции. Это также выгодно для отраслей или предприятий, которым требуется быстрый оборот. 

• Совместимость с различными материалами

Он позволяет гравировать металл, дерево, пластик, композитные материалы, стекло, резину, кожу и ткань при наличии подходящего лазерного станка и точного контроля мощности. Это делает его практичным решением для широкого спектра применений, включая брендирование продукции, идентификационную маркировку и т.д. Металлические детали, выгравированные лазером.

• Простые операции

По сравнению с механической гравировкой и другими методами лазерной обработки, это более простой процесс. Лазерная головка следует по траектории и гравирует желаемые рисунки. 

• Чистые узкие узоры 

Лазер создает чистую гравированную поверхность без заусенцев, в том числе на твердых материалах и узких конструкциях. 

• Долговечность

Детали с лазерной гравировкой служат несколько лет, а гравировка не стирается со временем. Так что это надежное решение. 

Каковы области применения лазерной гравировки?

Применение лазерной гравировки 

Трофеи, вывески, штрихкоды, корпоративные бренды, идентификационные номера, инструкции по сборке и многие другие гравировки выполняются с помощью лазеров. Таким образом, он имеет разнообразные промышленные применения.  

Гравировка трофеев

Как в металлических, так и в неметаллических трофеях лазер гравирует привлекательные символы, логотипы, буквы и другую информацию на деревянных, стеклянных или металлических трофеях. Вы можете использовать его для простых и очень сложных и индивидуальных трофеев, наград и медалей. 

Логотипы и символы брендов 

Лазерная гравировка без заусенцев и с высокой точностью делает ее практичным вариантом для нанесения постоянных фирменных наименований, знаков и логотипов на различные изделия. Ее используют во многих отраслях промышленности. логотипы, выгравированные лазером потому что они обеспечивают четкую детализацию, долговечные результаты и профессиональную отделку без повреждения поверхности детали.

• Названия, символы и логотипы автомобильных марок
• Логотипы на электронных устройствах, таких как ноутбуки, планшеты, смартфоны и корпуса электроприборов.
• Логотипы брендов ювелирных изделий класса люкс
• Упаковка и рекламная продукция

QR- и штрих-коды

Постоянный штрих-код и QR на акриле, стекле и металлах для различных целей, будь то QR для малого бизнеса или информационные штрих-коды в промышленных компонентах. Причина, по которой лазер идеально подходит для гравировки этих кодов, заключается в том, что он может точно воспроизводить рисунок и сохраняться в течение длительного времени без выцветания.

Медицинские приборы и компоненты

Медицинские приборы и компоненты нуждаются в четких идентификационных номерах или надписях для их безопасной и эффективной работы. Лазер может гравировать их даже на небольших компонентах с минимальными технологическими эффектами, такими как деформация. 

Штампы и формы

Лазерная гравировка также играет важную роль в создании сложных элементов, таких как крошечные полости, канавки или другие элементы. Лазер также может создавать элементы на форме или штампе, если конечная часть требует тиснения символов, букв или цифр.

Прочитайте больше: Что такое лазерная маркировка на экструзии пластика? 

Вам нужны индивидуальные детали для лазерной гравировки?

В Boda мы поставляем лазерная гравировка Сочетание современных лазерных гравировальных машин (CO₂, волоконных, диодных и т. д.), опыта наших инженеров и глубокого понимания требований клиентов. Мы можем изготовить индивидуальные гравированные дизайны на более чем 200 разработанных материалах. Так что если вам нужны точные логотипы, вывески, QR-коды, цифры и буквы, креативное искусство, ювелирные изделия или любой из ваших индивидуальных дизайнов, загрузите свой дизайн и запросите смету! 

Заключение

В целом, лазерная гравировка широко используется в промышленности, искусстве, рекламе и ювелирном деле. Ее способность работать с различными материалами, создавать тонкие детали и стабильно воспроизводить сложные узоры делает ее надежным методом маркировки. Независимо от того, нужны ли вам логотипы, серийные номера, текст или декоративные узоры, профессионал справится с задачей. лазерная гравировка может обеспечить стабильные и точные результаты при работе с широким спектром деталей и изделий. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную мгновенную онлайн-оценку стоимости!

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Могу ли я использовать любой тип лазерного гравировального станка для своего проекта?

Выбор типа лазерной гравировальной машины зависит от материала заготовки. CO₂-лазер подходит для гравировки неметаллических материалов, а волоконные лазеры идеально подходят для гравировки металлических материалов. Между тем, диодные лазеры эффективно выполняют небольшие задачи по гравировке. 

Как настроить гравировальную лазерную головку?

Фокусное расстояние между линзой лазера и поверхностью заготовки определяет положение лазерной головки. Поэтому используйте фокусирующий инструмент или следуйте инструкциям производителя, чтобы точно расположить лазерную головку. 

Какие материалы можно гравировать лазерным лучом?

Лазеры могут гравировать металл, сплавы, композиты, термопластики, термореактивные материалы, резину, ткань и кожу в зависимости от их поглощающих свойств.

Зачем использовать лазер для гравировки знаков, логотипов и QR-кодов?

Это бесконтактный процесс удаления материала, позволяющий создавать постоянные знаки, логотипы и QR-коды высокого разрешения на различных материалах.