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激光打标机认识

时间:2012-07-24 13:12:32  来源: 打印本文

核心提示:激光打标机分类按照激光器不同分  激光打标机按照激光器不同可分为:CO2激光打标机,半导体激光打标机,YAG激光打标机,光纤激光打标机。按照激光可见度不同分为:紫外激光打标机(不可见)、绿激光打标机(可见激
 

激光打标机分类
按照激光器不同分

  激光打标机按照激光器不同可分为:CO2激光打标机半导体激光打标机YAG激光打标机光纤激光打标机。按照激光可见度不同分为:紫外激光打标机(不可见)、绿激光打标机(可见激光)、红外激光打标机(不可见激光)、 按照激光波长分类
  激光打标机按照激光
波长不同可分为;532nm激光打标机,808nm激光打标机,1064nm激光打标机,10.64nm激光打标机,266nm激光打标机。322nm激光打标机。
  就目前国内市场而言
半导体激光打标机的市场占有量最多。半导体DP激光打标机体积小、免维护、使用简单、应用广泛等特点。激光打标机又称“镭射雕刻机”,在农机制造中“镭射雕刻机”的作用也非常之大。
激光打标机类别
灯泵浦YAG激光打标机
  YAG激光器是红外光频段波长为1.064um的
固体激光器,采用氪灯作为能量源(激励源),ND:YAG(Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土族元素,YAG代表钇铝石榴石,晶体结构与红宝石相似)作为产生激光的介质,激励源发出特定波长的入射光,促使工作物质发生居量反转,通过能级跃迁释放出激光,将激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束半导体泵浦YAG激光打标机
  半导体
泵浦激光打标机是使用波长为0.808um半导体激光二极管(侧面或端面)泵浦Nd:YAG介质,使介质产生大量的反转粒子Q开关的作用下形成波长1.064um的巨脉冲激光输出,电光转换效率高。半导体泵浦激光打标机与灯泵浦YAG就刚打标机相比有较好的稳定性、省电、不用换灯、等优点,价格相对较高。 光纤激光打标机
  主要由激光器、振镜头、打标卡三部分组成,采用光纤激光器生产激光的打标机,光束质量好,其输出中心为1064nm,整机寿命在10万小时左右,相对于其他类型
激光打标器寿命更长,电光转换效率为28%以上,相对于其他类型激光打标机2%-10%的转换效率优势很大,在节能环保等方面性能卓著。 CO2激光打标机
  
CO2激光器是远红外光频段波长为10.64um的气体激光器,采用CO2气体充入放电管作为产生激光的介质,当在电极上加高电压,放电管中产生辉光放电,就可使气体分子释放出激光,将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。 紫外激光打标机
  紫外激光打标机配置深紫外激光器、进口高速扫描振镜系统等;由于紫外激光打标机聚焦光斑极小,且加工热影响区微乎其微,因而紫外激光打标机可以进行超精细打标、特殊材料打标,紫外激光打标机是对打标效果有更高要求的客户首选产品。紫外激光打标机具有电光转换率高,非线性晶体使用寿命长、整机运行稳定、定位精度高、作业效率高、模块化设计便于安装维护等特点。另外可选配二维自动工作台,实现多工位连续打标或大幅面打标。
半导体和灯泵浦激光打标机的区别
  半导体泵浦激光器产生废热少,所需冷却系统小,一般只需1匹的冷水机即可,需灯泵浦激光器一般都需要二匹以上的冷水机,同时需要较大水泵以提供较大的冷却水流。因此其运行灯泵浦激光标记机的运行噪音较大,同时庞大的冷水机会产生更多的热量,尤其在南方夏季,环境气温较高,这些多余的热量会使工人的工作环境更恶劣,或者需要更多的空调系统来调节工作环境的温度,增大了生产成本。
  一.标记效果更好
  由于
半导体二极管几乎只发一种波长的光,所以由它泵浦产生的激光的单色性更好,激光的模式更佳,好的激光模式会使激光聚焦后的光点更小,能量更集中,取得更好的标记效果;
  半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG(掺钕钇铝石榴石)晶体作为激光产生的材料,它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光,但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源,半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波;而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦,但氪灯发出的光的光谱较广,只是在808nm处有一个稍大的峰值,其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。
  二.体积小
  
半导体激光模块本身体积小巧,加上其激光模式好,因此数控机床半导体泵浦激光器的体积比灯泵浦激光器的体积小近三分之一。
  总之使用
半导体激光器比采用灯泵浦激光器,虽然每台打标机的价格稍高,但每台打标机3年内的使用成本可以准确计算出的就会节省11.905万元人民币,这还不包括换灯造成停工待机从而影响生产的损失(用户可自行计算),换灯人员的开支,以及灯质量不齐造成的浪费维护生产环境增加的空调降温费用等等。
  三.免维护不需换氪灯
  半导体二极管的寿命长,其额定的工作时间大于10000小时,而氪灯的寿命只有几百小时(一般在400-600小时左右),所以灯泵浦激光器在工作一段时间后,都需要更换氪灯,尤其是对于金属类打标,所需的能量较大,氪灯的寿命会更受影响。因此数控机床半导体泵浦激光器又称为免维护激光器,意指其工作无耗材,在相当长的时间内不需要维护。我公司为更有效的延长半导体激光器二极管泵浦源的使用寿命,采用了预燃加变频控制技术,即在保证发光管不受电流冲击的前提下,根据工作量和强度,最大幅度地减少通过发光二极管的电流密度,从而有效的延长了半导体二极管的使用寿命。根据不同用户的不同的生产任务,半导体激光器发光二极管的使用寿命可以保证在一年到三年之间。每台半导体泵浦打标记可节省换灯耗材费用为:大于12支灯/年*350元/支*3年=1.26万元。
  
灯泵浦激光打标机需常停机换氪灯,对于很多大型的生产线是不能接受的.由于氪灯的寿命不一,这样又有可能因为国产灯质量的不均衡造成氪灯使用上的更多的浪废!所以改用半导体打标机可以较大程度上节省停工维护造成的人力和物力的损失。
  四.省电
  由于半导体泵浦的转换效率高,模式好,更易聚焦出高能量的更小面积的光点,标记同样的物体时,其所需的外部能量会更小。同时其产生的废热也远远小于灯泵浦激光器,决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。所以半导体泵浦的激光器系统的功耗比灯泵浦小得多。
  一个50W的灯泵浦激光打标机的功耗在6KW左右,而一个50W半导体激光标记机的功耗只在2KW左右,以三年为例,一天工作24小时,一个月工作28天,一度工业用电1.1元人民币,光耗电一项,一台半导体激光器就比一台灯泵浦激光器节省(6-2)KW*24小时*28天*12月*3年*1.1/度=10.645万
  元人民币!
钇铝石榴石激光打标机
  激活媒介是固体,激光器发射出接近
红外线区域的1060nm的光波,有连续式、光笔式两种,通过改变输出能量,可得到不同强度的激光束。打标工艺有焦化法(深色标记)、发泡法(浅色标记)和烧蚀法(雕刻标记),标记质量极好。
准分子激光打标机
  可发射出紫外范围的光波(100~400nm),激活媒介由氦、氩、氪、氖气体和氯、氟、溴、碘等卤素组成的混合物构成。
绿光激光打标机
  绿光激光打标机采用侧面泵浦,区别于半导体端泵激光打标机,有明显的优势:波长为532nm绿激光输出,聚焦后光斑直径更小,能量更集中,电光转换效率高,光束质量好。整机防护好,打标控制方便,采用PLC程序控制,实现一键式开机。设备更适用于玻璃制品的表面雕刻,如手机屏、LCD屏、光学器件(如光学镜片等)、汽车玻璃等。同时可适用于绝大多数金属和非金属材料的表面加工或镀层薄膜的加工,如五金、陶瓷、眼镜钟表、PC、电子器件、各类仪表、PCB板和控制面板、铭牌展板、塑料等。与同类产品相比具有相当高的性价比。他的价格更为高昂。
激光打标机的区分
1、激光波长不同
  ★深紫外激光打标机: 266 nm
  ★绿激光打标机: 532nm
  ★灯泵YAG激光打标机:1064nm
  ★半导体侧泵YAG激光打标机、半导体端泵YAG激光打标机:1064nm
  ★光纤激光打标机:1064nm
  ★CO2激光打标机:10.64um
2、工作原理不同
  ★灯泵浦YAG激光打标机: 采用氪灯作为能量源(激励源),ND:YAG作为产生激光的介质,发出特定波长可以促使工作
物质生产能级跃迁释放出激光,将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。
  ★CO2激光打标机: 采用CO2气体充入放电管作为产生激光的介质,当在电极上加高电压,放电管中产生辉光放电,就可使气体分子释放出激光,将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。
  ★半导体侧泵YAG激光打标机:使用波长为 808nm 半导体激光二极管泵浦 Nd: YAG 介质,使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成波长1064nm 的巨脉冲激光输出,电光转换效率高。
  ★半导体端泵YAG激光打标机:直接从
激光晶体的端面将半导体泵浦光(808nm)泵入,经光学镜组输出产生激光。使行光转换效率大大提高。
  ★光纤激光打标机:由光纤直接输出激光。
3、标记范围及价格不同
  ▼CO2激光打标机:主要用于非金属(木头、亚克力、纸张 、皮革等),价格便宜。
  ▼绿激光打标机、紫外激光打标机:主要用于高端极精细IC等产品。价格较高,产品定制为主。
  ▼灯泵YAG激光打标机:主要用于金属、塑胶等低要求产品,激光打标机价格适中。
  ▼
半导体侧泵激光打标机:与灯泵YAG激光打标机使用面相同,但较稳定,价格适中。
  ▼半导体端泵激光打标机:与灯泵YAG激光打标机使用面相同,稳定且省电,但用于高端产,价格较高。
  ▼光纤激光打标机:打标精细、省电、免维护,用于手机、按键等高端产品。价格高。
激光打标机的应用
  可雕刻多种非金属材料。 用于服装辅料、医药包装、酒类包装、建筑陶瓷、饮料包装、织物切割、橡胶制品、外壳铭牌、工艺礼品、电子元件、皮革等行业。
  ●可雕刻金属及多种非金属材料。更适合应用于一些要求精细、精度高的产品加工。
  ●应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等行业。
  ●适用材料包括:普通金属及合金(铁、铜、铝、镁、锌等所有金属),稀有金属及合金(金、银、钛),金属氧化物(各种金属氧化物均可),特殊
表面处理(磷化、铝阳极化、电镀表面),ABS料(电器用品外壳,日用品),油墨(透光按键、印刷制品),环氧树脂(电子元件的封装、绝缘层)。
激光打标机使用流程
  检查水路、电路无误后方能开机。开机顺序为:
  ①接通进线电源,打开钥匙开关。此时机器抽风及制冷系统通电,电流表显示数值7A左右;
  ②等待5~10秒钟,按动外控制面板上触发按钮,电流表显示数值为零,3~5秒钟之后,氪灯点燃,电流表显示数值7A。(参照
激光电源操作说明书);
  ③打开振镜电源;
  ④打开
计算机,调出所需打标文件;
  ⑤调节激光电源到工作电流(10~18A),即可开始打标;
  打标结束后,按以上顺序逆向关闭各组件电源:
  ①将激光电源工作电流调至最小(7A左右);
  ②关闭计算机;
  ③关闭振镜电源;
  ④按动停止按钮;
  ⑤关闭钥匙开关;
  ⑥断开进线电源。
激光打标机常见问题及其解决方法
故障1:激光强度下降,标记不够清晰
  打标机解决方法: ①激光
谐振腔是否变化;微调谐振腔镜片。使输出光斑最好; ②声光晶体偏移或者声光电源输出能量偏低;调整声光晶体位置或者加大声光电源工作电流; ③进入振镜的激光偏离中心:调节激光器; ④若电流调到20A左右仍感光强不够:氪灯老化,更换新灯。 打标机故障2:氪灯不能触发
  
(参考NTP电源使用手册)
  

  打标机解决方法: ①检查所有的电源连接线; ②高压氪灯老化,更换氪灯。 操作激光打标机注意事项 ①严禁无水或水循环不正常情况下启动激光电源和调Q电源; ②不允许Q电源空载工作(即调Q电源输出端悬空); ③出现异常现象,首先关闭振镜开关和钥匙开关,再行检查; ④不允许在氪灯点燃前启动其他组件,以防高压窜入损坏组件; ⑤注意激光电源输出端(阳极)悬空,以防与其他电器打火、击穿; ⑥保持内循环水干净。定期清洗水箱并换干净去离子水或纯水。
打标机氪灯的使用与更换
  关闭水冷机,激光电源。 打开上部三块腔盖,取出要更换的灯或晶体,更换后放入,装上腔盖。 开水冷机,激光电源,将激光电源电流调到(15~20)A左右。在前膜片和扩束镜之间放置1小木片或黑纸,应看到激光烧蚀形成的光斑。如果没有,轻微调整前膜片架的三个旋钮,直到光斑出现。 激光调试出来后,应反复调整前膜片架的三个旋钮使光斑最强,如激光过强、亮度过高无法观察时,可减小电源电流。 关闭激光器电源。
  特别注意:更换氪灯的时间。 激光器中氪灯出厂说明氪灯的使用寿命为300小时,但由于用户使用条件不同,上述时间并不能作为更换氪灯的唯一依据。随着使用时间的增加,氪灯的发光效率下降,激光输出也随之减弱,很多用户为了获得足够的激光输出,就加大激光电源的电流,使氪灯发光增强,这使氪灯老化加快,形成恶性循环,有时会导致炸灯现象。为了防止这种现象发生,我们建议用户按下面的方法决定是否应该更换氪灯。 当换上一支新氪灯时,记录下正常打标时的激光电源电流表数值,作为标准电流值。 当氪灯逐渐老化,加大激光电源电流输出,但电流表数值不应超过标准电流值的1.25倍。 例如:新氪灯打标时电流值为20A,使用一段时间后,如果将电流值调大到25A后仍不能正常打标,则应更换氪灯。
激光打标基本原理
  激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而刻出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字。
  目前,公认的原理是两种:
  “热加工”具有较高
能量密度的激光束(它是集中的能量流),照射在被加工材料表面上,材料表面吸收激光能量,在照射区域内产生热激发过程,从而使材料表面(或涂层)温度上升,产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。
  “冷加工”具有很高负荷能量的(紫外)
光子,能够打断材料(特别是有机材料)或周围介质内的化学键,至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义,因为它不是热烧蚀,而是不产生热损伤副作用的、打断化学键的冷剥离,因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如,电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜,在半导体基片上开出狭窄的槽。
不同标记方法的比较
  与喷墨打标法相比,激光打标刻槽)的优越性在于:应用范围广,多种物质(金属、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等)均可打上永久的高质量标记。对工件表面无作用力,不产生机械变形,对物质表面不产生腐蚀(见下表)
激光打标与其它标记技术的比较
  打标工艺 速度 性能 图象文字变更
  
激光振镜打标 快 好 易于变更
  激光掩模打标 快 较好 不易变更
  化学腐蚀 较快 好 不易变更
  照相腐蚀 较快 好 不易变更
  喷墨打印 快 较差 易于变更
  机械压痕 快 较差 不易变更
  熔模 快 好 不易变更
  气动冲针 中速 较好 易于变更
激光打标机技术发展回顾与展望
  “激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi _disibledevent="font-size: 12pt">激光打标机常见问题以及解决方法
  激光打标机偶尔会出现问题,如果不能及时的解决问题可能会影响产品的交付时间,其实虽然激光打标机维修是比较麻烦的,但是原理很简单,而且有一些问题我们自己是可以解决的,今天在这里就教大家一些激光打标机比较常见的问题,以及如何去解决这些问题:故障1:激光强度下降,标记不够清晰
  解决方法:
  1.激光谐振腔是否变化;微调谐振腔镜片。使输出光斑最好;
  2.声光晶体偏移或者声光电源输出能量偏低;调整声光晶体位置或者加大声光电源工作电流;
  3.进入振镜的激光偏离中心:调节激光器;
  4.若电流调到20A左右仍感光强不够:氪灯老化,更换新灯。
  故障2:氪灯不能触发(参考NTP电源使用手册)
  解决方法:
  1.检查所有的电源连接线;
  2.高压氪灯老化,更换氪灯。
  操作激光打标机注意事项
  1.严禁无水或水循环不正常情况下启动激光电源和调Q电源;
  2.不允许Q电源空载工作(即调Q电源输出端悬空);
  3.出现异常现象,首先关闭振镜开关和钥匙开关,再行检查;
  4.不允许在氪灯点燃前启动其他组件,以防高压窜入损坏组件;
  5.注意激光电源输出端(阳极)悬空,以防与其他电器打火、击穿;
  ⑥保持内循环水干净。定期清洗水箱并换干净去离子水或纯水。
  氪灯的使用与更换
  关闭水冷机,激光电源。
  打开上部三块腔盖,取出要更换的灯或晶体,更换后放入,装上腔盖。开水冷机,激光电源,将激光电源电流调到(15~20)A左右。在前膜片和扩束镜之间放置1小木片或黑纸,应看到激光烧蚀形成的光斑。如果没有,轻微调整前膜片架的三个旋钮,直到光斑出现。
  激光调试出来后,应反复调整前膜片架的三个旋钮使光斑最强,如激光过强、亮度过高无法观察时,可减小电源电流。
  关闭激光器电源。
  特别注意:更换氪灯的时间。
  激光器中氪灯出厂说明氪灯的使用寿命为300小时,但由于用户使用条件不同,上述时间并不能作为更换氪灯的唯一依据。随着使用时间的增加,氪灯的发光效率下降,激光输出也随之减弱,很多用户为了获得足够的激光输出,就加大激光电源的电流,使氪灯发光增强,这使氪灯老化加快,形成恶性循环,有时会导致炸灯现象。为了防止这种现象发生,我们建议用户按下面的方法决定是否应该更换氪灯。
  当换上一支新氪灯时,记录下正常打标时的激光电源电流表数值,作为标准电流值。
  当氪灯逐渐老化,加大激光电源电流输出,但电流表数值不应超过标准电流值的1.25倍。
  例如:新氪灯打标时电流值为20A,使用一段时间后,如果将电流值调大到22.5A后仍不能正常打标,则应更换氪灯。