Лазерный маркер: виды, выбор, советы

В статье разберемся что такое лазерный маркер, какой он бывает, как подобрать модель под свои задачи и где его можно использовать

Оглавление

Маркировка — это обязательная составляющая производственного процесса. Она выполняется на финальном этапе изготовления объектов. Маркировка должна быть четкой, хорошо читаемой, а главное долговечной. Как этого добиться, без снижения скорости?

Лазерная маркировка и гравировка: в чем различие?

Для начала разберем отличия между схожими, но разными процессами — маркировкой и гравировкой. 

При лазерной маркировке луч воздействует на поверхность, нагревает ее и изменяет цвет или оттенок области, на которую он направлен.  Текст или картинка получаются плоскими, так как не происходит углубления в поверхность материала.

Регулируя частоту и длительность импульсов можно с высокой точностью подбирать цвет оксидной пленки. Чем больше диапазон излучения маркера, тем большее количество цветов может получиться.

При лазерной гравировке происходит испарение материала, за счет чего наносимый текст или изображение получается рельефным. Лазер, воздействуя на поверхность, удаляет часть слоя путем абляции — прямой переход вещества из твердой фазы в газообразную, без жидкой формы.

Если гравированная область имеет тёмный цвет а надо светлый — пройдитесь поверх гравировки обработкой с малой мощностью, черное станет светлее.

Виды лазерных маркеров

Технология

По принципу действия выделяют три основных технологии лазерных маркираторов: газовый CO2, волоконные или иттербиевые, ультрафиолетовые. В каталоге компании Lasercut вы найдете представителя каждой из технологий. В списке их легко можно найти по соответствующей маркировке:

• CO2 — газовый;
• Серия FL — волоконные/иттербиевые;
• Серия UV — ультрафиолетовые.

Разберем принцип действий и достоинства каждого из них.

В углекислотных или CO2 маркираторах лазерный луч генерируется при подаче высоковольтного импульса в газовую среду — смесь углекислоты, азота и гелия. Для передачи лазерна на обрабатываемую поверхность используется сканатор и фокусирующая линза.

Во время работы сканатор регулируется по высоте. С его помощью выставляется фокус, вне зависимости от высоты детали. Это необходимо для повышения качества многих операций.

Например, при гравировки в большую глубину, следует вручную снижать фокусное расстояние опусканием сканатора. Что позволит углубиться в слой материала, не потеряв при это фокус. 

Основное отличие между тремя видами маркираторов — это длина волны. От нее зависит цвет и видимость лазера, а также то с какими материалами он может работать. У каждого материала индивидуальный коэффициент поглощения. Проще говоря: разные материалы поглощают лазерное излучение с разной длиной волны.

Длина волны лазерного маркировщика CO2 составляет 10600 нм. Это позволяет наносить символы на, в основном, неметаллические поверхности: дерево, резина стекло, керамика картон, кожа и т.д. При этом СО2 лазер не предназначен для работы с металлическими материалами, так как металл полностью отражает луч.

В иттербиевых волоконных лазерах в качестве среды усиления используется оптическое волокно. За процесс генерации луча отвечают диоды накачки, которые формируют излучение. Свет поглощается волокном, в результате чего получается луч с длиной волны 1064 нм.

Данный тип установок дает возможность высокоточного нанесения надписей и изображений на различные, в том числе металлические поверхности: нержавейка, углеродистые стали, драгоценные металлы (золото, серебро), латунь. Исключением является медь и медные сплавы.

Ультрафиолетовый маркер работает с помощью технологии диодной накачки. В роли излучателей выступают диоды, но для поглощения луча используется не оптоволокно, а два нелинейных кристаллах из титан фосфата калия. При проходе света через кристаллы длина волны последовательно преобразуется: из 1064 нм в 532 нм, а затем в 355 нм.

Такой способ позволяет получить волну с наименьшим диаметром светового пучка. В пять раз меньше, чем у CO2 и в 2,5 раза уже, чем у оптоволоконного лазера.

В первую очередь, чем тоньше пучок, тем выше точность и детализация наносимых изображений. Вторым важным преимуществом является возможность работы с широким многообразием материалов: органическими и неорганическими.

Тип

По конструкции и способу установки аппараты делятся на три основные категории:

• Ручные — малогабаритные установки, в которых имеется мобильный пистолет. Его необходимо направить на область нанесения материала. Подходит для маркировки изделий различных габаритов, нанесения информации на вертикальные поверхности и отдельно стоящие изделия. Отличной моделью является лазерный маркер Wattsan FL HT 20.
• Настольный — штативная стойка с фокусирующей линзой устанавливается на стол или другую поверхность. Блок управления с генератором выносится отдельно или располагается на стойке перед сканатором (УФ). Соединение элементов между собой происходит за счет кабеля. Такое решение позволяет сэкономить и организовать место в мастерской или в производственном цеху.
• Напольные — похож, по конструкции, на предыдущий вариант, только оборудование установлено на передвижном рабочем столе. Несмотря на габариты, удобен тем, что его необходимо только поставить на нужное место и подключить к сети. Нет необходимости сооружать стойку или другую подставку под него.

Функционал

Совокупность мощности и технологии позволяют маркеру выполнять маркировку или гравировку. Ограничением здесь является только рабочий материал. Представленные в каталоге Wattsan модели способны маркировать и гравировать поверхности. Выбирать их следует исходя из материала, с которым вам необходимо работать.

Как выбрать лазерный маркер?

Подбор модели устройство для лазерной гравировки и маркировки, в первую очередь, следует осуществлять исходя из типа материала с которым вы собираетесь работать. На этом этапе осуществляется выбор технологии:

• Для металлов выбираем оптоволоконный аппарат;
• Для неметаллических поверхностей подойдет CO2 установки;
• Если требуется работать с максимально возможным перечнем материалов, тогда следует покупать УФ маркеры.

Разные лазеры имеют различную поглощаемость для каждого отдельного материала (график ниже). Также, оттенок при обработке материала зависит от мощности и скорости обработки.

Обычно зависимость такая: высокая мощность дает темный оттенок, и наоборот. Это действует для неметаллических материалов. С металлом, например, так не работает. Так что градиенты проще получить на дереве с СО2 лазером, чем на металле с оптоволоконным аппаратом.

Мощность. Далее необходимо определится с мощностью установки. От данного параметра зависит скорость работы и глубина гравировки. Для оборудования Wattsan мощность излучателя может достигать от 3 Вт до 60 Вт. Здесь главное не переборщить — если взять слишком мощный аппарат, то сложно будет добиться тонкого воздействия для маркировки.

Размер рабочего поля. Зависит от установленной линзы. Для многих моделей лазерных маркеров доступно несколько линз в наборе. Минимальный размер составляет 50х50, максимальный 300х300. Стоит отметить, что для решения разных задач лучше использовать соответствующие линзы.

Выбирать линзу следует исходя из размера наносимого макета. Рабочее поле не должно его кратно превышать. С меньшей линзой, луч получается тоньше, что делает прорисовку качественнее. Чем меньше поле, тем меньше точка, тем выше разрешение и уровень детализации.

Стоит отметить, что для гравировки требуется высокая мощность. Если говорить точнее, то требуется высокая плотность мощности. Это зависит, как от мощности лазерного излучателя, так и от размера поля. Чем меньше размер поля, тем плотнее мощность.

Поэтому для гравировки используют поля размером 100х100 и меньше. Поле размером 200х200 является универсальным вариантом, позволяющим маркировки и гравировать. С линзой, которая дает размер рабочего поля 300х300, сложно добиться гравировки.

Тип установки. Здесь следует выбрать ручной, настольный или напольный маркиратор. Также, в ассортименте бренда Wattsan имеются модели открытого и закрытого типа.

В открытых рабочая поверхность ничем не защищена, для постоянной работы требуется подвести вытяжку, чтобы удалять газы. В закрытых, например модели Wattsan FL BOX, имеется защитная кабина и система вытяжки. При работе обеспечивает защита глаз и дыхательных путей оператора.

Функционал. Лазерный маркер это технологичное оборудование. В его устройстве имеется контроллер, который управляет системами, обеспечивает работоспособность и безопасность.

Маркираторы Wattsan настраиваются и конфигурируются через программу EzCad. Это удобное решение, позволяющие быстро создать, подкорректировать или изменить текст или изображение. Также, на многих моделях существует дополнительные функции. Например, автоматическая фокусировка.

Подбор характеристик необходимо делать исходя из задач, стоящих перед вами. Например, для гравировки требуется подобрать оптимальное соотношение размера поля и мощности аппарата.

При мощности 50 Вт и поле 300х300 эффективность гравировки будет ниже, чем при поле 100х100 и излучателе в 30 Вт. При этом стоимость аппаратом сильно различается в сторону более мощного.

Мора или Q-Switch?

Если вы выбрали иттербиевый волоконный лазер, тогда необходимо определится с конкретной технологией. Их две:

• Q-Switch;
• MOPA.

Обе технологии позволяют получить цветную маркировку на поверхности нержавейки и других металлов. Происходит это за счет воздействия лазера на поверхность. Под нагревом образуется оксидная пленка, которая имеет свой оттенок. На цвет оттенка влияет глубина пленки.

Первое отличие между технологиями заключается в диапазоне цветов. У Q-Switch меньше оттенков, чем у MOPA.

Следующим различием является процесс формирования луча с определенной мощностью. Начальный этап генерации одинаков: диоды излучают свет, который принимается оптоволоконной системой:

• В Q-Switch перед тем, как луч попадет на станатор, он попадает на модулятор добротности. Он необходим для рассеивания лишнего потенциала;
• В MOPA его нет. Вместо него стоит каскад усиления мощности, который обеспечивает стабильность мощностной характеристики луча.

Процесс накопления мощности у Q-Switch инерционный, для него требуется время. В MOPA выход на пиковую мощность происходит мгновенно, что позволяет точнее управлять лучом.

На микроскопическом уровне различие выглядит следующим образом (слева Q-Switch, справа MOPA):

Отсюда у технологии MOPA имеются следующие преимущества:

• Скорость;
• Качество;
• Точность;
• Управляемость;
• Больший цветовой диапазон.

Главным недостатком является стоимость. Минимум в два раза выше, чем Q-Switch. MOPA — это перспективная технология, которая будет развиваться, и в какой-то момент может заменить Q-Switch полностью.

Поэтому выбирать технологию следует исходя из бюджета и списка выполняемых работ. Маркираторы Q-Switch отлично подойдет для маркировки:

• Шильдов;
• QR-коды;
• Базовые цветовые изображения;
• Номер, серия;
• Простые логотипы.

MOPA выполняет те же задачи, только качественнее и быстрее. При этом, добавляются дополнительные возможности:

• Черная маркировка алюминия;
• Черная маркировка нержавеющей стали;
• Маркировка пластика без выцветания и пожелтения поверхности;
• Маркировка тонких поверхностей без деформации.

MOPA — это оптимальная технология для нанесения цветовой маркировки. Это обусловлено возможностью регулировки длительности импульса. С некоторыми задачами может справиться только данный вид маркираторов. Например, черная маркировка на алюминии.

Примеры использования

Лазерный маркировщик предоставляет широкие возможности по стилизации различных предметов. В первую очередь, это интересно для бизнеса по производству сувенирной продукции. Самое простое это нанесение бренда или логотипа компании на канцелярию (ручки, брелки, флешки, ежедневники и т.д.):

Другим решением является памятная гравировка на зажигалках, телефонах, часах и других предметов, которыми люди пользуются ежедневно

В производственной сфере гравировка и маркировка готовой продукции это важная часть технологического процесса. Она осуществляется для обозначения производителя и повышения информативности. Самым частым является создание шильдов — металлические таблички, на которых указаны параметры оборудования:

Техническое оборудование эксплуатируется в течение многих лет, поэтому сохранение читаемости шильда актуальная задача. С ней поможет справится лазерный маркер.

Электрические приборы и электроника часто выполнены в пластиковом корпусе, на который требуется нанести маркировку:

Цветная маркировка и гравировка лазером — это отличный способ создать уникальный дизайн предмета. Картинка получается красивой, яркой, насыщенной, а главное долговечной. Вот несколько примеров: