Металл для лазерной гравировки выбирают с учетом длины волны лазерного излучения, коэффициента поглощения и теплофизических свойств материала. Одни металлы формируют устойчивую метку волоконным лазером без подготовки, другие требуют анодирования, оксидирования или промежуточных покрытий.
В статье разберем, какие материалы подходят для разных типов лазерной обработки, где возникают физические ограничения и как выбрать металл под конкретную задачу.
Металлы, которые хорошо подходят для лазерной гравировки
Ниже рассмотрим металл для лазерной гравировки, который дает стабильный результат без предварительной обработки и дополнительных покрытий.
Нержавеющая сталь
Почему это лучший выбор: Нержавеющая сталь - один из самых универсальных вариантов, если требуется металл для лазерной гравировки с высокой контрастностью и долговечностью метки.
Нержавейка поглощает 30-50% излучения волоконного лазера и плохо проводит тепло (теплопроводность 16 Вт/(м·К) - в 15 раз ниже, чем у алюминия). Это значит, что энергия лазера концентрируется в нужной точке, а не рассеивается по всему изделию.
Один из наиболее универсальных материалов для лазерной обработки волоконным лазером. В зависимости от режима работы на нержавеющей стали формируются метки различного типа:
- при мощности 10-20 Вт и скорости 800-2 000 мм/с образуется темная оксидная пленка (лазерный отжиг) с контрастностью 50-70%,
- при плотности энергии более 10 Дж/см² происходит локальное осветление за счет снятия оксидного слоя или изменения структуры поверхности.
Контраст метки сохраняется в течение 10-15 лет и устойчив к истиранию при интенсивности контакта до 50 000 циклов.
Нержавеющая сталь применяется для шильдов, информационных табличек, технической маркировки деталей и декоративных элементов. Материал не требует предварительной обработки, а метка остается читаемой даже после многолетней эксплуатации.
Единственный нюанс: на полированных поверхностях с шероховатостью Ra < 0,2 мкм метка может быть менее выраженной (контрастность 30-45%), чем на матовых с Ra > 1,0 мкм (контрастность 60-80%), что требует корректировки параметров обработки
Настольный лазерный маркер для
нержавеющей стали Wattsan FL Compact
Компактная система для маркировки нержавеющей стали, алюминия и других металлов
— 20-60 Вт;
— Точность ±0,01 мм;
— Для шильд, серийной маркировки, QR-кодов
Анодированный алюминий
Почему это работает: Анодированный алюминий покрыт защитным оксидным слоем толщиной 5-25 мкм. Лазер просто снимает этот слой локально, обнажая металл под ним - получается четкая темная метка с контрастностью 65-85%.
Важно!
Обычный (не анодированный) алюминий – это совсем другая история. Он отражает 88-95% излучения и быстро отводит тепло (теплопроводность 237 Вт/(м·К)). Метка получается слабой, с контрастностью всего 15-30%, светлой и нестабильной.
Именно поэтому анодированный алюминий рассматривают как оптимальный металл для лазерной гравировки в легких конструкциях и декоративных изделиях.
Анодированный алюминий широко применяется для изготовления брелоков, бирок, информационных табличек и декоративных изделий.
Цветное анодирование открывает дополнительные возможности: варьируя глубину удаления оксидного слоя от 2 до 20 мкм, можно получать метки разных оттенков. Материал на 30-50% дешевле нержавеющей стали при плотности 2,7 против 7,9 г/см³.
Лазерный маркиратор для анодированного
алюминия с автофокусировкой Wattsan FL ST
Система для нанесения контрастных меток на цветной анодированный алюминий.
— 20-100 Вт;
— Глубина гравировки 5-25 мкм;
— Для брелоков, бирок, декоративных табличек, сувениров
Латунь
Проще говоря: латунь легко окисляется при нагреве лазером до 200-400°C, образуя темную устойчивую метку. Окисляется в 3-4 раза медленнее чистой меди, что дает стабильный результат.
Латунь, в зависимости от процентного содержания меди (60-90%) и цинка, формирует метку с контрастностью 45-70% за счет локального нагрева и поверхностного окисления. Глубина воздействия составляет 5-30 мкм - речь идет о лазерной маркировке, а не о глубокой гравировке с формированием выраженного рельефа. Материал не требует специальной подготовки, а метка остается устойчивой к износу и коррозии в течение 8-12 лет.
Латунь можно рассматривать как металл для лазерной гравировки в декоративных и сувенирных задачах, а также для изготовления табличек. Изменяя мощность лазера от 15 до 40 Вт и количество проходов от 1 до 5, можно получить метки различных оттенков - от светло-коричневого до почти черного.
Титан
Уникальная особенность: титан не просто темнеет - он дает цветные метки. Это не краска, а оптический эффект: под воздействием лазера образуется прозрачная оксидная пленка толщиной 50-500 нанометров, и свет в ней преломляется, создавая цвет.
Титан формирует цветные метки за счет образования оксидной пленки под воздействием лазерного излучения мощностью 15-30 Вт. Цвет метки - от золотистого (пленка 50-100 нм) до синего (200-300 нм) и фиолетового (400-500 нм) - определяется интерференцией света в прозрачном оксидном слое и зависит от режима обработки.
За счет этого титан занимает особую нишу как металл для лазерной гравировки премиум-класса, ориентированной на визуальную выразительность.
Цветная лазерная маркировка титана применяется в ювелирной промышленности, производстве медицинских изделий и декоративных элементов премиум-класса. Метки устойчивы к ультрафиолетовому излучению и коррозии в течение 15-20 лет, однако при механическом истирании с усилием более 50 Н или полировке оксидный слой может быть поврежден, что приводит к потере цветового эффекта.
Титан в 5-8 раз дороже нержавеющей стали, поэтому его выбирают для задач, где важна не только функциональность, но и визуальная ценность изделия.
Цветной волоконный лазерный маркер для маркировки титана Wattsan FL ST JPT
Система с технологией MOPA для создания цветных меток на титане - профессиональное решение для премиальных изделий.
— Источник JPT MOPA;
— Цветовая палитра: золотой, синий, фиолетовый, черный, белый
— Для ювелирных изделий, медицинских инструментов, премиум-декора
Металлы с ограничениями при лазерной гравировке
Теперь о сложных случаях. Не каждый металл для лазерной гравировки одинаково хорошо взаимодействует с лазером - некоторые требуют специальной подготовки или дополнительных материалов.
Медь
Почему медь сложная : Чистая медь - это комбинация двух проблем. Она отражает 92-98% излучения волоконного лазера и быстро отводит тепло (теплопроводность 400 Вт/(м·К) - самая высокая среди распространенных металлов). В результате энергия лазера просто не успевает создать устойчивое изменение на поверхности.
Чистая медь относится к наиболее сложным материалам для лазерной обработки. В типовых условиях работы гравировальных систем с мощностью 20-50 Вт медь без подготовки дает метку с контрастностью менее 20%, которая может исчезнуть при полировке или механическом воздействии.
Исключение
Высокомощные волоконные лазеры от 100 Вт и системы с ультракороткими импульсами (пикосекундные, фемтосекундные) справляются с медью, однако такое оборудование используется преимущественно в промышленных условиях, а не в мастерских малого формата.
Практическое решение: Если медь покрыта оксидной пленкой толщиной 1-5 мкм или прошла химическую обработку, ситуация меняется. Лазер локально удаляет верхний слой, формируя метку с контрастностью 50-65%. Медь с покрытием применяется для декоративных изделий, где важна эстетика, а требования к долговечности гравировки умеренные (3-5 лет при бережном обращении).
Высокомощный лазерный маркер для отражающих металлов 30-350 Вт
Wattsan FL GT
Мощная система для маркировки меди, хрома, никеля и других
высокоотражающих материалов - решение для задач, недоступных
стандартному оборудованию.
— 50-100 Вт;
— Волна 1064 нм;
— Для маркировки меди, хрома, никеля, полированных поверхностей
Отражающие металлы (хром, никель, полированная медь)
Главная проблема: Металлы с коэффициентом отражения более 85% в рабочем диапазоне волоконного лазера (1064 нм) - полированная медь (95-98%), хром (85-92%), никель (88-94%) - отражают большую часть падающего излучения обратно. Энергия не превращается в тепло, поэтому метка либо вообще не формируется, либо получается с контрастностью менее 15%.
Что с этим делать:
Вариант 1: Увеличить мощность в 2-3 раза (до 60-100 Вт), снизить скорость на 50-70% (до 200-400 мм/с). Работает, но требует мощного оборудования и больше времени.
Вариант 2 (чаще используется): Нанести промежуточный слой - маркировочную пасту или спрей на основе дисульфида молибдена, графита или специальных полимеров. Состав наносится слоем 10-30 мкм, лазер воздействует на него, создавая локальный нагрев до 800-1200°C, после чего покрытие удаляется, оставляя стойкую метку с контрастностью 55-75% на металле.
Недостаток
Этот метод добавляет 5-15 минут на технологический этап и увеличивает время обработки на 30-50%, но позволяет маркировать материалы, недоступные для прямого лазерного воздействия.
Почему металлы по разному реагируют на лазерную гравировку
Теперь разберем, что происходит на физическом уровне. Понимание этих принципов помогает предсказать результат и правильно выбрать материал.
Тип лазера и длина волны излучения
| Тип лазера | Длина волны | Поглощение металлами |
|---|---|---|
| Волоконный | 1064 нм (ближний ИК) | 5-40% (достаточно) |
| CO2 | 10,6 мкм (дальний ИК) | < 2% (недостаточно) |
Вывод: Прямая гравировка металлов CO2-лазером без промежуточного слоя (маркировочных паст, покрытий) в большинстве случаев невозможна.
Отражающая способность и коэффициент поглощения
Как это работает: Когда лазерный луч попадает на металл, часть энергии отражается, часть поглощается. Только поглощенная энергия превращается в тепло и создает метку.
| Тип поверхности | Отражение, в % | Поглощение, в % |
|---|---|---|
| Полированная медь/алюминий | 85-98 | 2-15 |
| Матовые и оксидированные | 50-80 | 20-50 |
Практический эффект: Матовая поверхность дает более выраженную метку при тех же параметрах лазера, потому что поглощает в 2-4 раза больше энергии.
Теплопроводность материала
Простое объяснение: Алюминий и медь - как радиаторы охлаждения. Они быстро отводят тепло от точки воздействия лазера в объем материала. В результате локальный перегрев поверхности уменьшается, контраст метки снижается.
| Металл | Теплопроводность, Вт/(м·К) | Сложность |
|---|---|---|
| Медь | 400 | Очень сложно |
| Алюминий | 237 | Сложно |
| Титан | 22 | Легко |
| Нержавеющая сталь | 16 | Очень легко |
Вывод: Нержавеющая сталь и титан гравируются легко не только потому, что хорошо поглощают излучение, но и потому, что плохо проводят тепло - энергия концентрируется там, где нужно.
Эти факторы позволяют заранее понять, подходит ли конкретный металл для лазерной гравировки при выбранном типе оборудования.
Как выбрать металл под конкретную задачу
Чтобы правильно выбрать металл для лазерной гравировки, необходимо учитывать условия эксплуатации изделия и требования к стойкости метки.
| Задача | Рекомендуемый металл | Характеристики | Долговечность |
|---|---|---|---|
| Таблички и шильды |
Нержавеющая сталь Альтернатива: Анодированный алюминий |
Контраст 60-80%, устойчива к влаге до 95%, температура −40 до +80°C | 10-15 лет, 50 000-100 000 циклов |
| Декоративная гравировка (классика) | Латунь | Контраст 50-70%, темная метка, оттенки от коричневого до черного | 8-12 лет |
| Декоративная гравировка (премиум) | Титан | Цветные метки, яркость до 85%, золотой/синий/фиолетовый | 15-20 лет (цена в 5-8 раз выше) |
| Техническая маркировка | Нержавеющая сталь | QR-коды до 0,05 мм, устойчива к маслам и жидкостям, −50 до +200°C | 15-25 лет, до 100 000 циклов |
| Для легких конструкций: Анодированный алюминий | Контраст 65-85%, малая масса | 8-12 лет |
Универсальный лазерный маркер Zerder Ray для домашней мастерской
Профессиональная система для работы с любыми металлами - от нержавеющей стали до латуни и титана. Подходит для производства и малых мастерских.
— 20-50 Вт;
— Рабочее поле 200х200;
— Для универсальных задач, малого бизнеса, стартапов.
Заключение
Результат лазерной гравировки определяется не столько мощностью оборудования, сколько корректным пониманием физических свойств материала и условий обработки. Отражающая способность поверхности, теплопроводность и длина волны излучения напрямую влияют на формирование и стойкость метки, а универсальных решений для всех металлов не существует.
Если при выборе оборудования или параметров лазерной маркировки возникают вопросы по конкретным металлам или условиям эксплуатации, их всегда можно обсудить с нашими экспертами. Консультация на этапе подбора помогает быстрее прийти к технически обоснованному решению и получить предсказуемый результат без экспериментов «вслепую».
Частые вопросы
-
Можно ли гравировать золото и серебро?
Да, можно, но с ограничениями. Золото и серебро сильно отражают излучение и быстро отводят тепло, поэтому на стандартных волоконных маркерах контраст получается слабым. Для стабильного результата используют высокую мощность, специальные режимы, матирование поверхности или промежуточные покрытия. В ювелирке чаще применяют тонкую маркировку, а не глубокую гравировку.
-
Подойдет ли CO₂-лазер для гравировки нержавейки?
Нет, для прямой гравировки - не подойдет. Нержавеющая сталь практически не поглощает излучение CO₂-лазера (10,6 мкм). Возможна только маркировка через специальные пасты или покрытия, где лазер работает с промежуточным слоем, а не с металлом напрямую.
-
Как долго держится гравировка на металле?
При корректных режимах - от 10 до 25 лет и более. Метки, сформированные за счет оксидирования или изменения структуры поверхности, устойчивы к влаге, УФ и истиранию. Срок службы зависит от материала, глубины воздействия и условий эксплуатации изделия.
-
Какой металл самый недорогой для массового производства?
Анодированный алюминий. Он легкий, стоит дешевле нержавеющей стали, хорошо гравируется волоконным лазером и дает высокий контраст без сложной подготовки. Поэтому его часто используют для бирок, табличек, корпусов и серийной продукции.
-
Нужно ли специальное обучение для работы с лазерным маркером?
Базовое обучение желательно. Интерфейс оборудования прост, но для стабильного результата важно понимать принципы фокусировки, подбора режимов и особенности материалов. Без этого возрастает риск брака, слабой контрастности и повреждения поверхности.