1. Проблема: Бризки шлаку
Лазерна маркувальна машина (лазерний маркувальний верстат) – це лазерний промінь, що впливає на поверхню різноманітних речовин, залишаючи постійну позначку. Ефект маркування полягає у виявленні глибоких шарів матеріалу шляхом випаровування поверхневого матеріалу, що дозволяє гравірувати дрібні візерунки, торгові марки та текст. Лазерні маркувальні машини в основному поділяються на CO2-лазерні маркувальні машини, напівпровідникові лазерні маркувальні машини, волоконні лазерні маркувальні машини та YAG-лазерні маркувальні машини. Лазерна маркувальна машина в основному використовується в деяких випадках, де потрібні більш точні та дрібні деталі. Вона використовується в електронних компонентах, інтегральних схемах (ІС), електроприладах, мобільних телефонах, апаратних виробах, інструментальних аксесуарах, точних інструментах, окулярах та годинниках, ювелірних виробах, автозапчастинах, пластикових ключах, будівельних матеріалах, ПВХ трубах.
Ця стаття допоможе вам швидко зрозуміти роботу волоконно-лазерної маркувальної машини MOPA
1. Різниця між Q-модуляцією та технологією MOPA у волоконних лазерах
Два основні типи імпульсних волоконних лазерів, що зараз представлені на ринку для лазерного маркування, - це Q-модульована технологія та MOPA-технологія, що являє собою лазерну структуру, що складається з лазерного генератора, каскадно з'єднаного з підсилювачем. У промисловості MOPA-лазер відноситься до унікального, більш "інтелектуального" наносекундного імпульсного волоконного лазера, що складається з напівпровідникового лазерного джерела початкового випромінювання, керованого електричним імпульсом, та волоконного підсилювача. Його "інтелект" головним чином відображається в незалежно регульованій ширині вихідного імпульсу (діапазон може становити від 2 нс до 500 нс), а частота повторення може сягати мегагерц. Q-модульована структура початкового випромінювання волоконного лазера вставляється в модулятор втрат резонатора коливань волокна, періодично модулюючи оптичні втрати в резонаторі для створення певної ширини імпульсу наносекундного імпульсного світлового випромінювання. Для вирішення цієї часто тривожної проблеми ми проведемо короткий аналіз з трьох аспектів: внутрішньої структури лазера, вихідних оптичних параметрів та сценаріїв застосування.
2. Внутрішня структура лазера
Внутрішня структура волоконних лазерів MOPA та Q-модульованих волоконних лазерів відрізняється головним чином способом генерації імпульсного світлового сигналу, який генерується електричним імпульсом, що керує напівпровідниковим лазерним чіпом, тобто вихідний світловий сигнал модулюється керуючим електричним сигналом, тому існує велика гнучкість для генерації різних параметрів імпульсу (ширина імпульсу, частота повторення, форма хвилі та потужність імпульсу тощо). Імпульсний оптичний сигнал Q-модульованого волоконного лазера генерується шляхом періодичного збільшення або зменшення оптичних втрат у резонаторному резонаторі для створення імпульсного оптичного вихідного сигналу, який є простим за структурою та вигіднішим за ціною. Однак параметри імпульсу дещо обмежені Q-модульованими пристроями та іншими впливами.
Принцип внутрішньої структури волоконного лазера MOPA та Q-модульованого волоконного лазера схематично показано наступним чином.
3. Вихідні оптичні параметри
Ширина вихідного імпульсу волоконного лазера MOPA регулюється незалежно. Ширина імпульсу волоконного лазера MOPA має довільну настроюваність (діапазон від 2 нс до 500 нс).
Чим вужча ширина імпульсу, тим менша площа термічного впливу і тим вища точність обробки.
Ширина вихідного імпульсу Q-модульованого волоконного лазера не регулюється, і зазвичай ширина імпульсу виводиться з фіксованим значенням від 80 нс до 140 нс. Волоконний лазер MOPA має ширший діапазон частот повторення. MOPA-лазери можуть досягати високої вихідної частоти MHz. Висока частота повторення означає високу ефективність обробки, і MOPA може підтримувати високі пікові характеристики потужності в умовах високої частоти повторення. Q-модульовані волоконні лазери обмежені робочими умовами Q-перемикача та мають вузький діапазон вихідних частот, що досягає лише ~100 кГц на високих частотах.
4. Сценарії застосування
Волоконні лазери MOPA мають широкий діапазон параметрів, тому, окрім покриття традиційних застосувань наносекундної лазерної обробки, вони також можуть використовувати свою унікальну вузьку ширину імпульсу, високу частоту повторного перетворення та високу пікову потужність для досягнення деяких унікальних застосувань прецизійної обробки. Наприклад.
Застосування для зняття поверхневого покриття з тонких листів оксиду алюмінію
Зараз у виробництві більш тонких і легких електронних виробів, таких як багато мобільних телефонів, планшетів, комп'ютерів, як оболонка використовується тонкий оксид алюмінію. Використання Q-модульованого лазера в тонкій алюмінієвій пластині для маркування провідного біта легко призводить до деформації матеріалу, що безпосередньо впливає на зовнішній вигляд опуклої задньої частини упаковки. А використання MOPA-лазера з меншими параметрами ширини імпульсу може зробити матеріал нелегким для деформації, в результаті чого колір також стає більш ніжним, яскраво-білим. Це пояснюється тим, що MOPA-лазер використовує малі параметри ширини імпульсу, що дозволяє лазеру залишатися в матеріалі протягом коротшого часу, але водночас має достатньо високу енергію для видалення анодного шару, тому MOPA-лазер є кращим вибором для обробки анодів з тонкої поверхні оксиду алюмінію.
Застосування чорніння анодованого алюмінію
Використання лазера для нанесення чорного логотипу, номера моделі, тексту тощо на поверхню анодованого алюмінію поступово широко використовується Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu та іншими виробниками електроніки протягом останніх двох років для нанесення логотипу, номера моделі тощо чорними мітками на корпус електронних виробів. Наразі для такого застосування може використовуватися лише лазер MOPA. Оскільки лазер MOPA має широкий діапазон регулювання ширини та частоти імпульсів, використання вузької ширини імпульсу, високочастотні параметри можуть створювати чорний ефект на поверхні матеріалу, а за допомогою різних комбінацій параметрів також можна створювати різні відтінки сірого.
Кольорове лазерне маркування
Кольорове лазерне маркування – це новий тип процесу лазерного маркування. Наразі ця технологія тимчасово використовується лише для лазерного маркування MOPA на нержавіючій сталі, хромі, титані та інших металевих матеріалах з кольоровими візерунками. Під час відтворення кольору на матеріалах з нержавіючої сталі лазерний промінь можна регулювати для зміни кольору поверхневого шару матеріалу, щоб отримати декоративний ефект різних кольорів. У промисловості з нержавіючої сталі можна додавати колір візерунка маркування та редагувати різноманітні текстові візерунки на свій розсуд. Це зручно та просто в експлуатації: захист навколишнього середовища та відсутність забруднення; швидкість маркування може значно підвищити додану вартість виробів з нержавіючої сталі та підвищити їх конкурентоспроможність на ринку. Додавання доданої вартості продукту.
Загалом, ширина та частота імпульсу волоконного лазера MOPA регулюються незалежно, а також мають широкий діапазон регульованих параметрів, що дозволяє обробці тонких матеріалів з низьким тепловим ефектом, наприклад, маркуванні тонких пластин з оксиду алюмінію, чорного анодованого алюмінію, кольору нержавіючої сталі тощо, що має видатні переваги, але не може досягти ефекту волоконного лазера Q. Волоконний лазер з модуляцією Q характеризується сильнішим маркуванням і має певні переваги в глибокій обробці металів, але ефект маркування є грубішим. У звичайних застосуваннях маркування основні характеристики імпульсних волоконних лазерів MOPA порівняно з волоконними лазерами з модуляцією Q наведено в таблиці нижче. Користувачі можуть вибрати правильний лазер відповідно до фактичних потреб матеріалів та ефектів маркування.
| Назва програми | Q-модульовані лазери | Лазери MOPA |
| Зняття поверхні листів оксиду алюмінію | Підкладка легко деформується, утворюючи опуклі мішки та шорсткі лінії дна | Мала ширина імпульсу, малий тепловий залишок, відсутність деформації підкладки, тонкий та яскраво-білий базовий малюнок |
| Чорнення анодованого алюмінію | Можливе лише обмежене якісне видалення пилу | Завдяки широкому діапазону налаштувань параметрів ви можете виділити різні відтінки сірого та чорного для обробки чорного. |
| Глибоке гравіювання металу | Потужний, підходить для глибокого різьблення, грубого підрізання | Слабка глибина гравіювання, але тонке підкреслення, невелика конусність, можна виконувати яскраво-білу обробку |
| Колір нержавіючої сталі | Потрібно бути розфокусованим, ефект важче налаштувати | Може відтворювати різноманітні кольори, регулюючи комбінацію ширини імпульсу та частоти |
| Обробка ABS та інших видів пластику | Легкий ефект пожовтіння, відчуття важкості, швидкий | Без відчуття, нелегко жовтіє, тонка обробка |
| Зняття фарби з напівпрозорих пластикових ключів | Важче видалити | Легко знімається, чистий контур країв, краще пропускання світла, висока ефективність |
| Штрих-код маркування друкованої плати, 2D-код | Висока енергія одиночного імпульсу, але епоксидна смола чутлива до лазерної енергії | Приймати малу ширину імпульсу, середню частоту, штрих-код, 2D-код більш чіткий, нелегко видалити та легко сканувати |
5. Характеристики лазерного маркувального верстата MOPA
Лазерна маркувальна машина MOPA належить до категорії лазерних маркувальних машин. Лазерна маркувальна машина MOPA використовує схему прямого електрично модульованого напівпровідникового лазера як джерело випромінювання (MOPA) волоконного лазера. Порівняно з Q-модульованим волоконним лазером, частота та ширина імпульсів волоконного лазера MOPA регулюються незалежно за допомогою двох лазерних параметрів, що регулюються за допомогою високошвидкісної скануючої осциляторної системи, яка забезпечує постійну високу пікову потужність та ширший спектр матеріалів, що маркуються. Завдяки високій якості лазерного променя, низькій вартості використання, 100 000 годин без обслуговування, підходить для маркування чорного оксиду алюмінію, кольорової нержавіючої сталі 304, анода, покриття, напівпровідникової та електронної промисловості, пластмас та інших чутливих матеріалів, а також ПВХ-пластикових труб, маркування візерунком шрифту та захисту навколишнього середовища відповідно до стандартів ROHS.
Порівняно із звичайним лазерним маркувальним верстатом, ширина імпульсу лазерного маркувального верстату MOPA M1 становить 4-200 нс, а ширина імпульсу M6 - 2-200 нс. Звичайна лазерна маркувальна машина має ширину імпульсу 118-126 нс, тому можна бачити, що ширину імпульсу лазерного маркувального верстату MOPA можна регулювати в ширшому діапазоні. Тож можна зрозуміти, чому деякі продукти не можуть досягти такого ефекту, але лазерний маркувальний верстат MOPA може.
Однак багато клієнтів купують лазерні маркувальні машини MOPA, очікуючи такої ж швидкості обробки, як і звичайні волоконні лазерні маркувальні машини, але це, очевидно, не так. Ці дві технології відрізняються. Під час гравірування кольорових ефектів машина повинна маркувати з мінімальними ефектами тіней на високих частотах, що дозволяє гравірувати з високою роздільною здатністю, але водночас швидкість гравіювання значно нижча. Крім того, при гравіюванні глибини металу лазерна маркувальна машина MOPA може не мати переваги, оскільки немає переваги в енергії одного імпульсу, але ефект делікатніший з точки зору та кращий, ніж у звичайної лазерної маркувальної машини у великих масштабах. Тому, перш ніж клієнти вирішать купити лазерну маркувальну машину MOPA, їм потрібно зрозуміти переваги та недоліки цього типу лазерної маркувальної машини.
Лазерна маркувальна машина MOPA підходить для тонкого маркування металевих та неметалевих матеріалів, таких як чорний лазерний гравірувальний матеріал для цифрових деталей виробів, задня кришка мобільного телефону, iPad, чорний алюміній, ключі мобільного телефону, пластикові напівпрозорі ключі, електронні компоненти, інтегральні схеми (ІС), електроприлади, засоби зв'язку, сантехніка для ванної кімнати, аксесуари для інструментів, ріжучі інструменти, окуляри та годинники, ювелірні вироби, автозапчастини, багаж та сумки, посуд, вироби з нержавіючої сталі та інші галузі промисловості.
Компанія Maven Laser Automation вже 14 років спеціалізується на лазерному маркуванні. Ми спеціалізуємося на лазерному маркуванні. У нас є волоконні лазерні маркувальні машини, CO2 лазерні маркувальні машини, УФ лазерні маркувальні машини, а також лазерне зварювальне обладнання, лазерне різання та лазерне очищення. Якщо вас цікавлять наші машини, ви можете слідкувати за нами та зв'язатися з нами.
Час публікації: 15 листопада 2022 р.
