Что такое лазерная гравировка? Процесс, материалы и применение

Упоминая лазерную гравировку, можно сказать, что это разновидность техники маркировки. Если вам интересно, как работает лазерная гравировка, какие материалы можно гравировать, каковы её области применения и преимущества, эта статья может послужить источником идей для дизайна.

Что такое лазерная гравировка?

Лазерная гравировка — это метод субтрактивной обработки поверхности, при котором узоры или текст формируются с помощью лазерного луча, удаляющего или изменяющего поверхность материала. 

Преимущества гравировки

Высокая точность

Возьмём, к примеру, самый распространённый волоконный лазерный гравёр: он может гравировать тонкую линию толщиной 0,01 мм (примерно 1/5 толщины человеческого волоса) с точностью ±0,003 мм. Это значительно превосходит точность, достигаемую вручную.

Длительный срок службы

Следы, нанесенные с помощью лазерной гравировки, являются постоянными и очень долговечными.

Быстрая операция

Гравировальный лазер может перемещаться с высокой точностью и скоростью 500–1000 мм/с, что позволяет ему покрывать и гравировать площадь 100 см² за минуту, что составляет примерно 1/6 листа формата А4.

Высокая степень автоматизации

Настройки программы и компьютерное управление позволяют добиться высокой степени автоматизации процессов лазерной гравировки и исключить ошибки.

Экологически чистый

Лазерная гравировка позволяет сократить количество ошибок и отходов, возникающих при ручной гравировке, и, таким образом, является более экологичной.

Типы лазерных гравировальных станков

В зависимости от различий в длине волны лазера и источниках лазерного излучения лазерную гравировку можно разделить на следующие три категории.

Волоконный лазер

Волоконный лазер отличается высокой точностью и скоростью, подходит для металлов, пластиков (например, АБС) и материалов покрытий (например, лакокрасочных покрытий и т. д.) цинкование). Эксплуатационные расходы волоконные лазерные машины низкая, а эффективность обработки высокая.

CO₂-лазер

CO₂-лазер, как наиболее распространённое оборудование для лазерной гравировки, предпочтителен для неметаллических материалов, таких как дерево, стекло, акрил и кожа. Он дешевле и обладает значительными преимуществами при глубокой резке и широкоформатной обработке.

УФ-лазер 

Ультрафиолетовые лазеры позволяют выполнять высокоточную гравировку на хрупких материалах, таких как стекло, зеркала и фарфор, не оставляя трещин, хотя их стоимость относительно высока.

Как работает лазерная гравировка?

Лазерная гравировка, точно контролируемая компьютерными настройками и программами, использует высокосфокусированный лазерный луч для высвобождения большого количества тепловой энергии, после чего выбранная поверхность материала мгновенно нагревается. Это тепло сжигает или испаряет часть материала. Компьютер точно управляет лазерным лучом, создавая уникальные, стойкие гравированные следы, которые могут выглядеть как выпуклые, вогнутые или затемнённые области с узорами.

Процесс лазерной гравировки

Итак, как же на самом деле поэтапно работает лазерная гравировка?

1. Спроектируйте узоры или логотипы на компьютере, используя правильный цифровой формат файла, например .jpg, .svg или .pdf. 
2. Выберите подходящие материалы для проекта, например, нержавеющую сталь, алюминий или титан. Плотно уложите чистый материал на станину станка. 
3. Отрегулируйте настройки лазерного гравера, включая мощность, скорость, траекторию и фокусировку, чтобы обеспечить наилучшую производительность материалов и машин.
4. После выполнения всех вышеперечисленных шагов приступайте к гравировке. Следите за вентиляцией помещения во время этого этапа, чтобы предотвратить возникновение дыма и ненужную опасность. 
5. Охладите материал и очистите поверхность от остатков, чтобы открыть постоянный и точный след.

Какие материалы можно гравировать лазером?

Лазерная гравировка — метод обработки поверхности, часто используемый производителями продукции на заказ или владельцами оригинальных брендов, — подходит для самых разных материалов.

Металл

Для большинства металлов, таких как алюминий, нержавеющая сталь, титан, а также углеродистая стальЛазерная гравировка — один из самых эффективных, точных и долговечных методов маркировки. 

Однако из-за различий в коэффициентах поглощения, теплопроводности и температурах плавления не все металлы идеально подходят для лазерной гравировки. Полированные металлы, такие как нержавеющая сталь и алюминий, сложно гравировать, поскольку их гладкие поверхности отражают лазерное излучение.

В этих случаях необходима волоконная лазерная гравировка или обработка поверхности, такая как пескоструйная обработкаПеред гравировкой выполняется очистка щеткой или нанесение специального покрытия для уменьшения отражательной способности и повышения успешности и качества лазерной гравировки.

Древесина

Древесина обладает умеренной плотностью, что делает её идеально подходящей для лазерной гравировки. Лазер создаёт на её поверхности чёткий контрастный рисунок посредством реакции карбонизации (обжигания). 

Поскольку разные виды древесины по-разному реагируют на лазер, следы ожогов и контрастность будут разными, поэтому выбор древесины средней твердости, например, березы, ореха и бамбука, позволит добиться лучших результатов резьбы.

Пластик

Большинство пластиков подходят для лазерной гравировки благодаря своей чувствительности к тепловому излучению. Лазер быстро испаряет или вызывает химические изменения на поверхности, обеспечивая точную гравировку. 

Поскольку различные пластиковые компоненты (такие как акрил, АБС, поликарбонат) реагируют на лазеры совершенно по-разному, необходимо провести тестирование параметров для определения оптимальной мощности и скорости.

Стекло

Стекло идеально подходит для лазерной гравировки благодаря своей хрупкой и твёрдой текстуре. Будучи плохим проводником тепла, стекло подвергается микротрещинам, возникающим под воздействием тепловой энергии лазера, и затем образует матовый след благодаря диффузному отражению. 

Однако неправильное управление лазерным лучом может привести к растрескиванию стекла, поэтому перед гравировкой необходима осторожная настройка параметров.

Стоит отметить, что различные материалы будут иметь лучший эффект при обработке определенными типами лазерных граверов.

Самое главное, перед выбором материала для переработки следует ознакомиться с паспортом безопасности материала, чтобы исключить выделение токсичных газов из-за высокой температуры, что может представлять угрозу безопасности.

Применение лазерной гравировки

Если вы хотите узнать, можно ли применить лазерную гравировку в вашем проекте, следующая информация может помочь вам принять правильное решение.

Промышленность и производство

Многие производители оригинальной торговой марки используют лазерную гравировку для печати собственного логотипа или маркировки уникального серийного номера или QR-кода для контроля качества, обеспечивая отслеживаемость продукции.

Электронная и медицинская промышленность

Коды лазерной гравировки можно наносить на электронные компоненты, такие как микросхемы и резисторы, а также на номера моделей и информацию о партии хирургических инструментов и ортопедических имплантатов.

Упаковка и печать

На упаковку лекарств и продуктов питания можно нанести лазерную гравировку дат производства и сроков годности, которые никогда не сотрутся.

Произведения искусства

Лазерная гравировка способна прекрасно трансформировать сложные цифровые рисунки в осязаемые произведения, позволяя создавать детальные пейзажи или портреты на деревянных или акриловых панелях.

Лазерная гравировка против других методов маркировки

Лазерная гравировка против лазерного травления

Глубина воздействия лазерной гравировки на материалы может достигать 25–150 мкм, в то время как лазерное травление обычно изменяет только микроструктуру поверхности материала (при глубине воздействия около 25 мкм), поэтому по сравнению с лазерным травлением маркировка, нанесенная лазерной гравировкой, более четкая и долговечная.

Лазерная гравировка против штамповки

Лазерная гравировка — это бесконтактный цифровой процесс, не требующий форм, тогда как штамповка это контактный механический процесс, в котором используются специальные формы для создания рельефных или углублённых узоров на листовых материалах в качестве маркировки. Таким образом, по сравнению со штамповкой лазерная гравировка обеспечивает большую гибкость и более высокий уровень автоматизации.

Вывод

Итак, вы уже получили общее представление о лазерной гравировке. Если у вас есть идея для проекта с лазерной гравировкой или вы ищете поставщика, предлагающего комплексные услуги по обработке металла на заказ, HDC окажет вам своевременную, профессиональную и надежную помощь.