用于打標(biāo)的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收,而且其波長(zhǎng)短(為1.06μm),聚焦的光斑小,因而適合在金屬等材料上進(jìn)行高清晰度的標(biāo)記。CO2激光器產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為10.6μm,木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對(duì)其有很好的吸收效果,因而特別適合在非金屬表面上進(jìn)行標(biāo)記。
振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡(振鏡)上,用計(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度,這兩個(gè)反射鏡可分別沿X、Y軸掃描,從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn),使具有一定功率密度的激光聚焦點(diǎn)在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng),從而在材料表面上留下的標(biāo)記,聚焦的光斑可以是圓形或矩形。
由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點(diǎn),在高速振鏡技術(shù)還沒(méi)有在中國(guó)廣泛普及的情況下,一些控制工程師自行開(kāi)發(fā)了由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過(guò)擴(kuò)束,經(jīng)過(guò)成90°安裝的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的金鏡的反射,由F-theta場(chǎng)鏡聚焦后輸出作用于處理對(duì)象上,金鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)使工作平面上的激光作用點(diǎn)分別在X、Y軸上移動(dòng),兩個(gè)鏡面協(xié)同動(dòng)作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動(dòng)。這種控制過(guò)程無(wú)論從速度還是定位精度來(lái)說(shuō)都遠(yuǎn)超過(guò)大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對(duì)激光控制的要求,雖然同當(dāng)時(shí)國(guó)際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距,但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這種設(shè)計(jì)思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國(guó)激光應(yīng)用的一個(gè)里程碑,是中國(guó)完全能自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的興起,這種控制方式才逐步退出中國(guó)激光應(yīng)用的舞臺(tái)。
激光打標(biāo)技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法,與腐蝕,電火花加工,機(jī)械刻劃,印刷等傳統(tǒng)的加工方法相比,具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì):
1.采用激光做加工手段,與工件之間沒(méi)有加工力的作用,具有無(wú)接觸,無(wú)切削力,熱影響小的優(yōu)點(diǎn),保證了工件的原有精度。同時(shí),對(duì)材料的適應(yīng)性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細(xì)的標(biāo)記且耐久性非常好;
2.激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好,對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì),形狀,尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動(dòng)化加工和特殊面加工。且加工方式靈活,既可以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室式的單項(xiàng)設(shè)計(jì)的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的要求;
3.激光刻劃精細(xì),線條可以達(dá)到毫米到微米量級(jí),采用激光標(biāo)刻技術(shù)制作的標(biāo)記仿造和更改都非常困難,對(duì)產(chǎn)品防偽極為重要;
4.激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成自動(dòng)化加工設(shè)備,可以打出各種文字,符號(hào)和圖案,易于用軟件設(shè)計(jì)標(biāo)刻圖樣,更改標(biāo)記內(nèi)容,適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)率,快節(jié)奏的要求;
5.激光加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷相比,沒(méi)有污染源,是一種清潔無(wú)污染的高環(huán)保加工技術(shù);
激光打標(biāo)技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè),為優(yōu)質(zhì),,無(wú)污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開(kāi)辟了廣闊的前景。隨著現(xiàn)代激光標(biāo)刻應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,對(duì)激光制造的設(shè)備系統(tǒng)小型化,率和集成化的要求也越來(lái)越高,新型高功率光纖激光技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功,必將對(duì)此產(chǎn)生極大的推動(dòng)。