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激光組件與材料

塑料標刻應用中,激光光源該如何選技與調整

星之球激光 來源:佳工機電網2015-08-27 我要評論(0 )   

對於(yu) 塑料這種材質而言,加工時可選的激光光源有多種,紫外光、綠光、紅外光都能勝任,使用激光去做塑料標識的原理。

       市麵常見的激光器分為幾種,分別為紫外光激光器、綠光激光器、紅外光激光器,而紅外光又分近紅外光(如波長1064nmYAG激光器,光纖激光器)和遠紅外光(如波長10640nmCO2激光器)。

目前公認的塑料標識原理有以下兩(liang) 種:

“冷加工”是指利用具有很高負能量的光子,能夠打斷材料(特別是有機材料)或者周圍介質內(nei) 的化學鍵,讓激光與(yu) 材料之間發生非熱效應破壞,對被加工物的表麵和附近區域不產(chan) 生加熱或者熱變形等作用。這種“冷加工”在激光標記加工中具有特殊的意義(yi)

而上文曾提到“足夠短的波長能使材料分子解離,導致顏色變化,是最完美的效果”,所說的就是“紫外光激光器”(波長355nm)所能達到的效果。

“熱加工”是指將具有較高能量密度的激光束(集中的能量流),照射在被加工的材料表麵上,讓材料表麵吸收激光能量,然後在照射區域內(nei) 產(chan) 生熱激發過程,從(cong) 而使材料表麵(或者塗層)溫度上升,產(chan) 生變態、熔融、燒蝕、蒸發等現象。

“熱加工”常用的激光器是波長為(wei) 1064nm的激光器,如YAG激光器,光纖激光器等。隨著科學技術的發展,現在的紅外光激光器已可靈活的控製一些激光參數,通過調整這些參數,在某些材料上能打出不輸於(yu) 紫外光激光器做出來的效果。另因光纖激光器相對於(yu) 傳(chuan) 統激光器來說,有著不可比擬的優(you) 勢,如體(ti) 積小,重量輕,穩定性強,免維護,采用風冷技術,光束質量好等。下麵將著重說明1064nm波長的光纖激光器。

1064nm光纖激光器參數調整對塑料標識的影響

①             

脈寬全稱為(wei) 激光脈衝(chong) 寬度,是指一束光作用在材料表麵的時間,因此是一個(ge) 時間衡量參數。對於(yu) 塑料來說,激光作用在表麵的時間長短非常重要:太短的時間,則沒有足夠的能量發生反應,隻有一些很淡的、起泡的淺色標記;過長的時間又會(hui) 出現嚴(yan) 重碳化、燒蝕裂縫等現象。因此選擇一個(ge) 恰到好處的脈寬,才能使塑料表麵發生適當的變化,得到我們(men) 想要的效果。激光脈寬是否可調節成為(wei) 了一項判斷激光器能否很好的處理塑料產(chan) 品的很重要的參考條件。

②頻率

頻率又叫激光重複頻率,意指每秒鍾激光發射出多少束光。通常激光頻率的高低,對應著激光掃描速度的快慢。但是,頻率越高也代表著每束光之間的間隔越短,塑料是一種熱的不良導體(ti) ,散熱性能通常都不太理想,過高的頻率會(hui) 產(chan) 生熱積累,這種熱積累並不是我們(men) 想要的,它會(hui) 使材料及介質周邊出現“熱損傷(shang) ”,不該標刻的地方也會(hui) 出現氣泡、熔融再冷固、燒蝕下陷等現象。因此,加工時應根據每種塑料對應的熔點的不一樣,選擇合適的頻率,來達到效果與(yu) 效率兼得。對於(yu) 激光器來說,擁有足夠的激光頻率調節範圍會(hui) 給塑料標刻帶來更大的可能性。

③光束質量

光束質量M2是激光器重要的參數,是激光發出的實際光束與(yu) 理論計算的光束質量之間的比值,這個(ge) 比值越接近1越好,數值越大意味著光束質量越差,它的好壞最直接的影響就是激光通過聚焦後的能量分布,優(you) 秀的光束質量會(hui) 讓激光聚焦之後集中且均勻,差的光束質量聚焦後偏大且發散。M2越差那麽(me) 有效可用的熱能就會(hui) 較少,多餘(yu) 的熱能就會(hui) 致使塑料標刻的產(chan) 生我們(men) 不想要的“熱影響區域”,使效果更趨向於(yu) 差的方向。

④峰值功率

激光峰值功率是指一束光瞬間能達到的最大功率,越高的峰值功率,則有效可用的激光能量就越多,相對應的產(chan) 生的餘(yu) 熱就越少,能使材料在不變形,不熔化的狀態下發生汽化或者碳化。其機理與(yu) 光束質量有點類似。

綜上所述,對於(yu) 塑料這種材質而言,加工時可選的激光光源有多種,紫外光、綠光、紅外光都能勝任,而當我們(men) 決(jue) 定選擇使用1064nm的紅外光激光去做塑料標刻時,如果這個(ge) 激光器能擁有脈寬調節功能、較大的頻率調節範圍,同時光束質量能足夠好,峰值功率足夠高,這樣更易於(yu) 調出一個(ge) 滿意的效果。

供稿:傑普特電子

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