1. Problem: Rozprysk żużla
Znakowarka laserowa (laserowa maszyna do znakowania) to wiązka lasera nanoszona na powierzchnię różnorodnych materiałów, tworząc trwały znak. Efektem znakowania jest odkrycie głębokiego materiału poprzez odparowanie materiału powierzchniowego, co pozwala na grawerowanie drobnych wzorów, znaków towarowych i tekstu. Znakowarki laserowe dzielą się głównie na: lasery CO2, lasery półprzewodnikowe, lasery światłowodowe oraz lasery YAG. Znakowarki laserowe są wykorzystywane głównie do precyzyjnego znakowania. Są stosowane w komponentach elektronicznych, układach scalonych (IC), urządzeniach elektrycznych, telefonach komórkowych, sprzęcie komputerowym, akcesoriach narzędziowych, instrumentach precyzyjnych, okularach i zegarkach, biżuterii, częściach samochodowych, kluczach plastikowych, materiałach budowlanych i rurach PCV.
W tym artykule szybko zrozumiesz działanie maszyny do znakowania laserowego światłowodowego MOPA
1. Różnica między modulacją Q a technologią MOPA w laserach światłowodowych
Dwa główne typy impulsowych laserów światłowodowych dostępnych obecnie na rynku do zastosowań w znakowaniu laserowym to technologia Q-modulacji oraz technologia MOPA, czyli struktura lasera składająca się z oscylatora laserowego połączonego kaskadowo ze wzmacniaczem. W przemyśle laser MOPA odnosi się do unikalnego, bardziej „inteligentnego” nanosekundowego impulsowego lasera światłowodowego, składającego się z półprzewodnikowego źródła laserowego zasilanego impulsem elektrycznym i wzmacniacza światłowodowego. Jego „inteligencja” przejawia się głównie w niezależnej regulacji szerokości impulsu wyjściowego (zakres od 2 ns do 500 ns) i częstotliwości repetycji do megaherców. Struktura źródła lasera światłowodowego z modulacją Q-modulacji jest umieszczona w modulatorze strat wnęki rezonansowej światłowodu, poprzez okresową modulację strat optycznych w wnęce rezonansowej, aby uzyskać określoną szerokość impulsu światła nanosekundowego. Ten często kłopotliwy problem zostanie krótko przeanalizowany w trzech aspektach: wewnętrznej strukturze lasera, wyjściowych parametrach optycznych i scenariuszach zastosowań.
2. Struktura wewnętrzna lasera
Struktura wewnętrzna laserów światłowodowych MOPA i laserów światłowodowych z modulacją Q różni się głównie sposobem generowania impulsowego sygnału świetlnego, który jest generowany przez impuls elektryczny sterujący półprzewodnikowym układem laserowym. Oznacza to, że wyjściowy sygnał świetlny jest modulowany przez sterujący sygnał elektryczny, co zapewnia dużą elastyczność w generowaniu różnych parametrów impulsu (szerokość impulsu, częstotliwość powtarzania, kształt fali i moc impulsu itp.). Impulsowy sygnał optyczny lasera światłowodowego z modulacją Q jest generowany poprzez okresowe zwiększanie lub zmniejszanie strat optycznych w komorze rezonansowej, co generuje impulsowy sygnał optyczny, który charakteryzuje się prostą konstrukcją i jest korzystniejszy cenowo. Parametry impulsu są jednak w pewnym stopniu ograniczone przez urządzenia z modulacją Q i inne czynniki.
Zasada wewnętrznej struktury lasera światłowodowego MOPA i lasera światłowodowego z modulacją Q jest schematycznie przedstawiona poniżej.
3. Parametry optyczne wyjściowe
Szerokość impulsu wyjściowego lasera światłowodowego MOPA jest regulowana niezależnie. Szerokość impulsu lasera światłowodowego MOPA można dowolnie dostrajać (w zakresie od 2 ns do 500 ns).
Im węższa szerokość impulsu, tym mniejszy obszar oddziaływania ciepła i tym większą dokładność przetwarzania można uzyskać.
Szerokość impulsu wyjściowego lasera światłowodowego z modulacją Q nie jest regulowana i zazwyczaj wynosi od 80 ns do 140 ns. Laser światłowodowy MOPA charakteryzuje się szerszym zakresem częstotliwości powtarzania. Lasery MOPA mogą osiągać wysokie częstotliwości wyjściowe rzędu MHz. Wysoka częstotliwość powtarzania oznacza wysoką wydajność przetwarzania, a MOPA może utrzymywać wysoką moc szczytową w warunkach wysokiej częstotliwości powtarzania. Lasery światłowodowe z modulacją Q są ograniczone warunkami pracy przełącznika Q i charakteryzują się wąskim zakresem częstotliwości wyjściowej, sięgającym zaledwie ~100 kHz przy wysokich częstotliwościach.
4. Scenariusze zastosowań
Laser światłowodowy MOPA charakteryzuje się szerokim zakresem parametrów, dzięki czemu, oprócz zastosowań w konwencjonalnym przetwarzaniu laserowym nanosekundowym, może również wykorzystać swoją unikalną wąską szerokość impulsu, wysoką częstotliwość i wysoką moc szczytową, aby osiągnąć wyjątkowe, precyzyjne zastosowania w przetwarzaniu. Na przykład.
Zastosowania do usuwania powłoki z cienkich arkuszy tlenku glinu
Obecnie coraz cieńsze i lżejsze produkty elektroniczne, takie jak telefony komórkowe, tablety i komputery, wykorzystują cienką powłokę z tlenku glinu. Zastosowanie lasera z modulacją Q w cienkich aluminiowych płytkach znakujących przewodzące bity może prowadzić do deformacji materiału, a tylna część wypukłej obudowy ma bezpośredni wpływ na estetyczny wygląd. Zastosowanie lasera MOPA o mniejszej szerokości impulsu sprawia, że materiał jest mniej podatny na odkształcenia, a w efekcie uzyskuje się delikatniejszą, jasną biel. Wynika to z faktu, że laser MOPA wykorzystuje małą szerokość impulsu, co pozwala na krótszy czas pozostawania lasera w materiale, a jednocześnie ma wystarczająco dużą energię, aby usunąć warstwę anodową. Dlatego do obróbki anod z cienkim tlenkiem glinu, laser MOPA jest lepszym wyborem.
Aplikacja czernienia anodowanego aluminium
Laserowe znakowanie czarnym logo, numerem modelu, tekstem itp. na powierzchni anodowanego aluminium zyskało w ciągu ostatnich dwóch lat popularność wśród producentów elektroniki, takich jak Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu i inni. Obecnie do tego typu zastosowań nadaje się jedynie laser MOPA. Ponieważ laser MOPA oferuje szeroki zakres regulacji szerokości i częstotliwości impulsu, dzięki wąskiej szerokości impulsu i wysokim częstotliwościom można uzyskać efekt czerni na powierzchni materiału, a dzięki różnym kombinacjom parametrów uzyskać efekt skali szarości.
Kolorowe znakowanie laserowe
Kolorowe znakowanie laserowe to nowy rodzaj procesu znakowania laserowego. Obecnie technologia ta jest tymczasowo dostępna jedynie do znakowania laserowego MOPA na stali nierdzewnej, chromie, tytanie i innych materiałach metalowych z wykorzystaniem kolorowych wzorów. Podczas znakowania stali nierdzewnej, wiązka laserowa może zmieniać kolor warstwy powierzchniowej materiału, co pozwala uzyskać dekoracyjny efekt w różnych kolorach. W branży wyrobów ze stali nierdzewnej można dodać kolor wzoru znakowania i edytować różne wzory tekstu według własnego uznania. Wygoda i łatwość obsługi: ochrona środowiska i brak zanieczyszczeń. Szybkość znakowania może znacznie zwiększyć wartość dodaną produktów ze stali nierdzewnej, a tym samym ich konkurencyjność na rynku. Zwiększa to wartość dodaną produktu.
Ogólnie rzecz biorąc, szerokość impulsu i częstotliwość lasera światłowodowego MOPA są niezależnie regulowane, a szeroki zakres parametrów umożliwia obróbkę drobnych, niskotemperaturowych materiałów, takich jak znakowanie cienkich płyt tlenku glinu, anodowane aluminium na czarno, stal nierdzewna itp. Ich wyjątkowe zalety pozwalają na osiągnięcie efektu, którego nie można osiągnąć za pomocą lasera światłowodowego Q. Laser światłowodowy z modulacją Q charakteryzuje się silniejszym znakowaniem i ma pewne zalety w głębokim grawerowaniu metali, ale efekt znakowania jest mniej szorstki. W typowych zastosowaniach znakowania, główne cechy impulsowych laserów światłowodowych MOPA w porównaniu z laserami światłowodowymi z modulacją Q przedstawiono w poniższej tabeli. Użytkownicy mogą wybrać odpowiedni laser w zależności od rzeczywistych potrzeb znakowanych materiałów i efektów.
| Nazwa aplikacji | Lasery z modulacją Q | Lasery MOPA |
| Zdzieranie powierzchni blachy z tlenku glinu | Podłoże łatwo ulega odkształceniu, tworząc wypukłe torebki i szorstkie linie dna | Mała szerokość impulsu, niewielkie pozostałości termiczne, brak deformacji podłoża, drobny i jasny biały wzór bazowy |
| Anodowane aluminium czernione | Możliwa jest tylko ograniczona ilość wysokiej jakości odkurzania | Dzięki szerokiej gamie ustawień parametrów możesz zaznaczyć różne odcienie szarości i czerni, przetwarzając czerń |
| Głębokie grawerowanie metalu | Mocny, odpowiedni do głębokiego rzeźbienia, szorstkiego podcinania | Słaba głębokość grawerowania, ale delikatne podkreślenie, mały stożek, możliwość uzyskania jasnej, białej obróbki |
| Kolor stali nierdzewnej | Trzeba być poza ostrością, efekt jest trudniejszy do dostosowania | Możliwość odtwarzania różnych kolorów poprzez regulację szerokości impulsu i kombinacji częstotliwości |
| ABS i inne przetwórstwo tworzyw sztucznych | Łatwy efekt żółknięcia, uczucie ciężkości, szybkie | Brak uczucia, nie żółknie łatwo, obróbka wstępna |
| Usuwanie farby z przezroczystych plastikowych kluczy | Trudniejsze do usunięcia | Łatwe do usunięcia, czyste, wyraźne kontury krawędzi, lepsza transmisja światła, wysoka wydajność |
| Oznakowanie płytek PCB kodem kreskowym, kodem 2D | Wysoka energia pojedynczego impulsu, ale żywica epoksydowa jest wrażliwa na energię lasera | Zastosowano małą szerokość impulsu, średnią częstotliwość, kod kreskowy i kod 2D są wyraźniejsze, niełatwe do usunięcia i łatwe do zeskanowania |
5. Cechy wydajnościowe maszyny do znakowania laserowego MOPA
Maszyna do znakowania laserowego MOPA należy do kategorii maszyn do znakowania laserowego. Maszyna do znakowania laserowego MOPA wykorzystuje półprzewodnikowy laser z bezpośrednią modulacją elektryczną jako źródło impulsu (MOPA) w schemacie lasera światłowodowego. W porównaniu z laserem światłowodowym z modulacją Q, częstotliwość impulsu lasera światłowodowego MOPA i szerokość impulsu są niezależnie kontrolowane za pomocą dwóch parametrów lasera do regulacji. System oscylatora skanującego o wysokiej prędkości umożliwia stałą wysoką moc szczytową i szerszy zakres podłoży do znakowania. Dzięki wysokiej jakości wiązce laserowej, niskim kosztom użytkowania, 100 000 godzin bezobsługowej pracy, nadaje się do czarnego tlenku glinu, stali nierdzewnej 304, anody odbarwiającej, powłoki odbarwiającej, przemysłu półprzewodnikowego i elektronicznego, znakowania tworzyw sztucznych i innych wrażliwych materiałów oraz przemysłu rur z tworzywa sztucznego PVC. Znakowanie wzoru czcionki jest zgodne z normami ROHS.
W porównaniu ze zwykłymi urządzeniami do znakowania laserowego, szerokość impulsu urządzenia do znakowania laserowego MOPA M1 wynosi 4–200 ns, a szerokość impulsu urządzenia M6 2–200 ns. Szerokość impulsu zwykłego urządzenia do znakowania laserowego wynosi 118–126 ns, co oznacza, że szerokość impulsu urządzenia do znakowania laserowego MOPA można regulować w szerszym zakresie. Dzięki temu można zrozumieć, dlaczego niektóre produkty zwykłe urządzenia do znakowania laserowego nie osiągają takiego efektu, jak urządzenia do znakowania laserowego MOPA.
Jednak wielu klientów kupuje znakowarki laserowe MOPA, oczekując takiej samej szybkości przetwarzania, jak w przypadku tradycyjnych laserów światłowodowych, ale oczywiście tak nie jest. Te dwie technologie różnią się. Podczas grawerowania efektów kolorystycznych, maszyna musi znakować z minimalnymi efektami cienia przy wysokich częstotliwościach, co pozwala na grawerowanie o wysokiej rozdzielczości, ale jednocześnie prędkość grawerowania jest stosunkowo znacznie niższa. Ponadto, w przypadku grawerowania wgłębnego metalu, znakowarka laserowa MOPA może nie mieć przewagi, ponieważ nie ma przewagi w energii pojedynczego impulsu, ale efekt jest delikatny i lepszy niż w przypadku standardowych znakowarek laserowych na dużą skalę. Dlatego zanim klienci zdecydują się na zakup znakowarki laserowej MOPA, powinni zrozumieć zalety i wady tego typu urządzeń.
Urządzenie do znakowania laserowego MOPA nadaje się do precyzyjnego znakowania materiałów metalowych i niemetalowych, takich jak: czarne grawerowanie laserowe części produktów cyfrowych, tylne obudowy telefonów komórkowych, iPady, czarne aluminium, klucze do telefonów komórkowych, przezroczyste klucze plastikowe, komponenty elektroniczne, układy scalone (IC), urządzenia elektryczne, produkty komunikacyjne, artykuły sanitarne, akcesoria narzędziowe, narzędzia tnące, okulary i zegarki, biżuteria, części samochodowe, bagaż i torby, naczynia kuchenne, produkty ze stali nierdzewnej i inne branże.
Firma Maven Laser Automation od 14 lat zajmuje się branżą laserową. Specjalizujemy się w znakowaniu laserowym. Posiadamy maszyny do znakowania laserem światłowodowym, maszyny do znakowania laserem CO2, maszyny do znakowania laserem UV, a także maszyny do spawania laserowego, maszyny do cięcia laserowego i maszyny do czyszczenia laserowego. Jeśli są Państwo zainteresowani naszymi maszynami, prosimy o obserwowanie nas i kontakt z nami.
Czas publikacji: 15-11-2022
