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                      CO2激光打標技術在金屬標記中的應用

                      2008-7-25 10:11:00

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                          目前各種金屬的加工幾乎都使用Nd∶YAG激光器。然而低功率CO2激光器也能在多種金屬材料上打標,包括低碳鋼和不銹鋼、鉻鎳鐵合金以及鈦等。由Synrad公司最近研制成功的60W風冷式CO2激光器具有脈沖上升時間快和光束質量高等特點,因而特別適合于金屬打標。這種激光器可與檢流計式打標頭組合構成一袖珍封裝系統。與YAG系統相比,該系統具有小軌跡和費用低的特點。面對眾多工業領域對在各種金屬工件上打標的要求,如打印文字、圖形、條形碼或其他碼,CO2激光器將擁有巨大的應用市場。  
                          在金屬上打標通常使用50~200W的CO2激光器。打標的類型有表面熔化型和非表面熔化型兩種。在非表面熔化中,當材料由聚焦激光束加熱時,由表面氧化作用形成變色的標記;而在表面熔化中,需要增加激光輻照能量以使金屬材料表面熔化,熔化的金屬再凝固形成標記。形成的標記類型由激光能量輸入、打標的保護氣體種類和所用材料等因素決定。 
                          用60W CO2激光器在316型不銹鋼上打印的標記:表面熔化型標記,非表面熔化型標記因為在金屬上打標是一個高能處理過程,因此光斑尺寸越小,透鏡焦距越短,打出的標記質量就越高,打標周期也相對短。但這要以縮小整個打標場尺寸為代價。對于鋼材來說,最大的實用光斑直徑為300,最小約為100。這些光斑的大小使打標場的尺寸(直徑)分別約為4in和12in。100光斑的功率密度是300 靘 光斑的9倍。很明顯,透鏡焦距和打標場尺寸最小化能顯著縮短打標周期。 
                          對于一給定的光學系統,激光器輸出的光束質量越高,聚焦后的光斑尺寸就越小,因而能提高加工效率。應該使用何種尺寸的光斑亦和標記本身的尺寸有關。對于大多數材料而言,最小字符的高度約為光斑尺寸的5倍,即100 靘 的光斑能產生高度為0.02in的字符。金屬表面的光潔度是影響最終加工結果的重要因素之一。表面粗糙度高的噴砂金屬,其光反射比光潔表面少,因而打標時需要輸入的激光能量也少。裸鋁、赤銅和黃銅不能直接用低功率CO2激光器打標,但經過陽極氧化或噴涂的表面可用較低功率(10W量級)的CO2激光器打印出清晰的標記。
                       
                       
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