1. Проблема: Разбрызгивание шлака
Лазерная маркировочная машина (лазерный маркировочный аппарат) — это устройство, использующее лазерный луч для нанесения постоянной маркировки на поверхность различных материалов. Эффект маркировки заключается в обнажении глубокого материала за счет испарения поверхностного слоя, что позволяет выгравировать тонкие узоры, товарные знаки и текст. Лазерные маркировочные машины подразделяются на CO2-лазерные, полупроводниковые, волоконные и YAG-лазерные. Лазерные маркировочные машины в основном используются в случаях, требующих более тонкой и высокоточной обработки. Они применяются в электронных компонентах, интегральных схемах (ИС), электроприборах, сотовой связи, аппаратных изделиях, инструментальных принадлежностях, прецизионных приборах, очках и часах, ювелирных изделиях, автозапчастях, пластиковых ключах, строительных материалах, ПВХ-трубах.
В этой статье вы быстро разберетесь в работе волоконно-оптического маркировочного станка MOPA.
1. Разница между модуляцией добротности (Q-модуляцией) и технологией MOPA в волоконных лазерах.
В настоящее время на рынке для лазерной маркировки представлены два основных типа импульсных волоконных лазеров: Q-модулированный и MOPA-технология, представляющая собой лазерную структуру, состоящую из лазерного генератора, соединенного каскадно с усилителем. В промышленности MOPA-лазер обозначает уникальный, более «интеллектуальный» наносекундный импульсный волоконный лазер, состоящий из полупроводникового лазерного источника затравки, управляемого электрическим импульсом, и волоконного усилителя. Его «интеллект» в основном проявляется в независимой регулировке ширины выходного импульса (диапазон может достигать 2–500 нс), а частота повторения может достигать мегагерц. В Q-модулированной волоконной лазерной структуре источник затравки встраивается в модулятор потерь в волоконном резонаторе, периодически модулируя оптические потери в резонаторе для получения наносекундного импульса света определенной ширины. Для решения этой часто вызывающей затруднения проблемы мы проведем краткий анализ с трех точек зрения: внутренняя структура лазера, выходные оптические параметры и сценарии применения.
2. Внутренняя структура лазера
Внутренняя структура волоконных лазеров MOPA и волоконных лазеров с модуляцией добротности различается главным образом способом генерации импульсного светового сигнала, который создается электрическим импульсом, управляющим полупроводниковым лазерным чипом, то есть выходной световой сигнал модулируется управляющим электрическим сигналом, что обеспечивает большую гибкость в генерации различных параметров импульса (ширина импульса, частота повторения, форма и мощность импульса и т. д.). Импульсный оптический сигнал волоконного лазера с модуляцией добротности генерируется путем периодического увеличения или уменьшения оптических потерь в резонансной полости для получения импульсного оптического выходного сигнала, что упрощает конструкцию и делает его более выгодным по цене. Однако параметры импульса несколько ограничены особенностями устройств с модуляцией добротности и другими факторами.
Принцип внутренней структуры волоконного лазера MOPA и волоконного лазера с модуляцией добротности схематически показан ниже.
3. Выходные оптические параметры
Длительность выходного импульса волоконного лазера MOPA регулируется независимо. Длительность импульса волоконного лазера MOPA может быть произвольно настроена (диапазон от 2 нс до 500 нс).
Чем уже ширина импульса, тем меньше площадь термического воздействия и тем выше точность обработки.
Длительность выходного импульса волоконного лазера с модуляцией добротности не регулируется, и обычно она имеет фиксированное значение от 80 до 140 нс. Волоконный лазер MOPA имеет более широкий диапазон частот повторения. Лазеры MOPA могут достигать высоких частот на выходе в МГц. Высокая частота повторения означает высокую эффективность обработки, и MOPA может поддерживать высокие пиковые характеристики мощности в условиях высокой частоты повторения. Волоконные лазеры с модуляцией добротности ограничены условиями работы модулятора добротности и имеют узкий диапазон выходных частот, достигая лишь ~100 кГц на высоких частотах.
4. Сценарии применения
Волоконный лазер MOPA обладает широким диапазоном параметров, поэтому, помимо решения традиционных задач обработки наносекундными лазерами, он также может использовать преимущества своей уникальной узкой длительности импульса, высокой частоты повторного импульса и высокой пиковой мощности для достижения ряда уникальных задач высокоточной обработки. Например.
Применение для удаления покрытия с поверхности тонких листов оксида алюминия
В настоящее время все больше тонких и легких электронных изделий, таких как мобильные телефоны, планшеты и компьютеры, используют тонкий слой оксида алюминия в качестве оболочки. Использование Q-модулированного лазера для нанесения токопроводящих элементов на тонкую алюминиевую пластину легко приводит к деформации материала, что делает заднюю часть выпуклой и напрямую влияет на внешний вид. Использование MOPA-лазера с меньшей шириной импульса позволяет материалу меньше деформироваться, а нижняя линия получается более изящной и ярко-белой. Это объясняется тем, что MOPA-лазер использует малую ширину импульса, что позволяет лазеру дольше оставаться в материале, но при этом обладает достаточно высокой энергией для удаления анодного слоя, поэтому для обработки анода методом удаления тонкого слоя оксида алюминия MOPA-лазер является лучшим выбором.
Нанесение покрытия «чернение» на анодированный алюминий
Использование лазера для нанесения черных логотипов, номеров моделей, текста и т.д. на поверхность анодированного алюминия постепенно получило широкое распространение среди таких производителей электроники, как Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu и других, за последние два года. Для нанесения черных меток на корпуса электронных изделий используются лазеры MOPA. В настоящее время для таких задач подходит только лазер MOPA. Благодаря широкому диапазону регулировки ширины и частоты импульсов, использование узкой ширины импульса и высокой частоты позволяет наносить на поверхность материала черные метки, а различные комбинации параметров позволяют создавать различные оттенки серого.
Цветная лазерная маркировка
Цветная лазерная маркировка — это новый тип лазерной маркировки. В настоящее время эта технология временно применяется только для лазерной маркировки нержавеющей стали, хрома, титана и других металлических материалов с использованием цветных узоров. При нанесении цвета на нержавеющую сталь лазерный луч можно регулировать, изменяя цвет поверхностного слоя материала, что позволяет получить декоративный эффект различных цветов. Для отрасли производства изделий из нержавеющей стали это позволяет добавлять цветные узоры маркировки, редактировать различные текстовые узоры по своему желанию, что удобно и просто в использовании: экологично и без загрязнения; скорость маркировки, что значительно повышает добавленную стоимость изделий из нержавеющей стали и конкурентоспособность на рынке.
В целом, ширина импульса и частота волоконного лазера MOPA регулируются независимо, а широкий диапазон регулируемых параметров позволяет выполнять тонкую обработку с низким тепловым воздействием. Это дает выдающиеся преимущества при маркировке тонких пластин из оксида алюминия, анодированного черного алюминия, нержавеющей стали и т.д., чего невозможно достичь с помощью волоконного лазера с модуляцией добротности (Q-модуляции). Волоконный лазер с модуляцией добротности характеризуется более сильной маркировкой и имеет определенные преимущества при глубокой гравировке металлов, но эффект маркировки более грубый. Основные характеристики импульсных волоконных лазеров MOPA по сравнению с волоконными лазерами с модуляцией добротности в распространенных областях применения показаны в таблице ниже. Пользователи могут выбрать подходящий лазер в соответствии с реальными потребностями в материалах для маркировки и эффектами.
| Название приложения | лазеры с модуляцией добротности | Лазеры MOPA |
| Удаление покрытия с поверхности листа оксида алюминия | Подложка легко деформируется, образуя выпуклые мешки и шероховатые линии дна. | Малая длительность импульса, малый термический остаток, отсутствие деформации подложки, тонкий и яркий белый базовый рисунок. |
| анодированный алюминий чернение | Возможно лишь ограниченное количество качественной уборки пыли. | С помощью широкого спектра настроек параметров вы можете задать различные оттенки серого и черного для обработки черного цвета. |
| Глубокая гравировка по металлу | Мощный, подходит для глубокой резьбы, грубой подрезки. | Небольшая глубина гравировки, но тонкая подпись, небольшое сужение, возможна обработка в ярко-белых тонах. |
| цвет нержавеющей стали | Если изображение будет не в фокусе, эффект будет сложнее скорректировать. | Можно воспроизводить различные цвета, регулируя ширину импульса и частоту. |
| АБС-пластик и другие виды обработки пластмасс. | Легко желтеет, ощущается тяжесть, быстро выцветает. | Не оставляет приятных ощущений, не желтеет, тонкая обработка. |
| Удаление краски с полупрозрачных пластиковых клавиш | Сложнее удалить | Легко удаляется, обеспечивается четкий контур края, лучшее светопропускание, высокая эффективность. |
| Штрихкод для маркировки печатных плат, 2D-код | Высокая энергия одиночного импульса, но эпоксидная смола чувствительна к энергии лазера. | Использование малой ширины импульса и средней частоты позволяет получать более четкие штрих-коды и 2D-коды, которые нелегко стереть и легко сканировать. |
5. Эксплуатационные характеристики лазерного маркировочного станка MOPA
Лазерный маркировочный станок MOPA относится к категории лазерных маркировочных станков. В качестве источника затравки используется полупроводниковый лазер с прямой электрической модуляцией (MOPA) в волоконном лазере. По сравнению с волоконным лазером с Q-модуляцией, частота и ширина импульса волоконного лазера MOPA регулируются независимо, путем настройки этих двух параметров. Система высокоскоростного сканирования генератора обеспечивает постоянную высокую пиковую выходную мощность и более широкий диапазон маркируемых материалов. Обладает высококачественным лазерным лучом, низкой себестоимостью эксплуатации, не требует технического обслуживания до 100 000 часов, подходит для маркировки черного оксида алюминия, цветной нержавеющей стали 304, удаления анода, удаления покрытия, полупроводниковой и электронной промышленности, маркировки пластмасс и других чувствительных материалов, а также ПВХ-труб. Маркировка осуществляется в соответствии со стандартами ROHS.
По сравнению с обычными лазерными маркировочными машинами, ширина импульса M1 у MOPA составляет 4-200 нс, а у M6 — 2-200 нс. У обычных лазерных маркировочных машин ширина импульса составляет 118-126 нс, поэтому вы можете видеть, что ширина импульса у MOPA регулируется в более широком диапазоне, и вы можете понять, почему некоторые изделия обычные волоконные лазерные маркировочные машины не могут обеспечить такой же эффект, в отличие от MOPA.
Однако многие покупатели лазерных маркировочных станков MOPA ожидают такой же скорости обработки, как и у обычных волоконных лазерных маркировочных станков, но это явно не так. Эти две технологии различаются. При гравировке цветных эффектов станок должен наносить маркировку с минимальными эффектами тени на высоких частотах, что обеспечивает высокое разрешение гравировки, но при этом скорость гравировки значительно ниже. Кроме того, при гравировке металла на глубину лазерный маркировочный станок MOPA может не обладать преимуществами, поскольку отсутствует преимущество в энергии одиночного импульса, но эффект получается более тонким и лучше, чем у обычных лазерных маркировочных станков в больших масштабах. Поэтому, прежде чем покупатели выберут лазерный маркировочный станок MOPA, им необходимо понять преимущества и недостатки этого типа лазерных маркировочных станков.
Лазерный маркировочный станок MOPA подходит для точной маркировки металлических и неметаллических материалов, таких как детали цифровых устройств, задние крышки мобильных телефонов, iPad, алюминиевые детали, кнопки мобильных телефонов, пластиковые полупрозрачные кнопки, электронные компоненты, интегральные схемы (ИС), электроприборы, коммуникационная техника, сантехника, инструментальные принадлежности, режущие инструменты, очки и часы, ювелирные изделия, автозапчасти, багаж и сумки, посуда, изделия из нержавеющей стали и другие отрасли.
Компания Maven Laser Automation работает в лазерной отрасли уже 14 лет. Мы специализируемся на лазерной маркировке и предлагаем волоконно-лазерные маркировочные станки, CO2-лазерные маркировочные станки, УФ-лазерные маркировочные станки, а также лазерные сварочные аппараты, лазерные станки для резки и лазерные очистительные машины. Если вас заинтересовало наше оборудование, подпишитесь на нас и свяжитесь с нами.
Дата публикации: 15 ноября 2022 г.
