1. Problém: Rozstřik strusky
Laserový značkovací stroj (laserový značkovací stroj) je laserový paprsek, který vytvářejí trvalou značku na povrchu různých látek. Účinek značení spočívá ve vypálení hlubších vrstev materiálu, čímž se vygravírují jemné vzory, ochranné známky a text. Laserové značkovací stroje se dělí hlavně na CO2 laserové značkovací stroje, polovodičové laserové značkovací stroje, vláknové laserové značkovací stroje a YAG laserové značkovací stroje. Laserové značkovací stroje se používají hlavně v některých případech s požadavky na jemnější a vyšší přesnost. Používá se v elektronických součástkách, integrovaných obvodech (IC), elektrických spotřebičích, mobilních telefonech, hardwarových produktech, příslušenství k nástrojům, přesných přístrojích, brýlích a hodinách, špercích, autodílech, plastových klíčích, stavebních materiálech a PVC trubkách.
Tento článek vás provede rychlým pochopením vláknového laserového značkovacího stroje MOPA
1. Rozdíl mezi Q modulací a technologií MOPA ve vláknových laserech
Dva hlavní typy pulzních vláknových laserů, které jsou v současnosti na trhu pro laserové značení, jsou technologie Q-modulace a technologie MOPA, což je laserová struktura sestávající z laserového oscilátoru kaskádovitě zapojeného se zesilovačem. V průmyslu se MOPA laser vztahuje na unikátní, „inteligentnější“ nanosekundový pulzní vláknový laser sestávající z polovodičového laserového zdroje poháněného elektrickým impulsem a vláknového zesilovače. Jeho „inteligence“ se odráží hlavně v nezávisle nastavitelné šířce výstupního impulsu (rozsah může být až 2ns-500ns) a opakovací frekvence může být až megahertz. Struktura Q-modulovaného vláknového laserového zdroje je vložena do modulátoru ztrát v oscilační dutině vlákna a periodickou modulací optických ztrát v rezonanční dutině vytváří světelný výstup o určité šířce impulsu v nanosekundovém rozsahu. Pro tento často problematický problém provedeme stručnou analýzu ze tří hledisek: vnitřní struktura laseru, výstupní optické parametry a aplikační scénáře.
2. Vnitřní struktura laseru
Vnitřní struktura vláknových laserů MOPA a Q-modulovaných vláknových laserů se liší hlavně ve způsobu generování pulzního semenného světelného signálu, který je generován elektrickým impulsem buzením polovodičového laserového čipu, tj. výstupní světelný signál je modulován budicím elektrickým signálem, takže existuje velká flexibilita pro generování různých parametrů impulsu (šířka impulsu, opakovací frekvence, tvar vlny a výkon impulsu atd.). Pulzní semenný optický signál Q-modulovaného vláknového laseru je generován periodickým zvyšováním nebo snižováním optických ztrát v rezonanční dutině za účelem vytvoření pulzního optického výstupu, který má jednoduchou strukturu a výhodnější cenu. Parametry impulsu jsou však poněkud omezeny Q-modulovanými zařízeními a dalšími vlivy.
Princip vnitřní struktury vláknového laseru MOPA a Q-modulovaného vláknového laseru je schematicky znázorněn následovně.
3. Výstupní optické parametry
Šířka výstupního impulsu vláknového laseru MOPA je nezávisle nastavitelná. Šířka impulsu vláknového laseru MOPA má libovolnou laditelnost (rozsah 2 ns až 500 ns).
Čím užší je šířka impulsu, tím menší je tepelně ovlivněná plocha a tím vyšší je možné dosáhnout přesnosti zpracování.
Šířka výstupního impulsu Q-modulovaného vláknového laseru není nastavitelná a šířka impulsu je obecně na výstupu na pevné hodnotě 80 ns až 140 ns. Vláknový laser MOPA má širší rozsah opakovacích frekvencí. MOPA lasery mohou dosáhnout vysokofrekvenčního výstupu až MHz. Vysoká opakovací frekvence znamená vysokou účinnost zpracování a MOPA si dokáže udržet vysoké špičkové výkonové charakteristiky i za podmínek vysoké opakovací frekvence. Q-modulované vláknové lasery jsou omezeny provozními podmínkami Q-spínače a mají úzký výstupní frekvenční rozsah, který při vysokých frekvencích dosahuje pouze ~100 kHz.
4. Scénáře použití
Vláknový laser MOPA má širokou škálu parametrů, takže kromě pokrytí konvenčních aplikací pro zpracování v nanosekundovém laseru může také využít svou jedinečnou úzkou šířku pulzu, vysokou frekvenci opakování a vysoký špičkový výkon k dosažení některých unikátních aplikací pro přesné zpracování. Například...
Aplikace odstraňování povrchových vrstev z tenkých plechů z oxidu hlinitého
V dnešní době se v elektronických výrobcích, jako jsou mobilní telefony, tablety a počítače, používá tenký oxid hlinitý jako plášť. Použití Q-modulovaného laseru v tenkém hliníkovém plechu pro značení vodivých bodů snadno vede k deformaci materiálu a konvexní zadní strana obalu přímo ovlivňuje vzhled. Použití MOPA laseru s menšími parametry šířky pulzu může způsobit, že materiál se snadno nedeformuje, a výsledkem je jemnější, jasně bílá barva. Je to proto, že MOPA laser používá malé parametry šířky pulzu, což může způsobit, že laser setrvá v materiálu po kratší dobu, ale zároveň má dostatečně vysokou energii k odstranění anodové vrstvy, takže pro zpracování tenkého povrchu oxidu hlinitého a anody je MOPA laser lepší volbou.
Aplikace černění eloxovaného hliníku
Použití laseru k značení černého loga, čísla modelu, textu atd. na povrchu eloxovaného hliníku se v posledních dvou letech postupně rozšířilo u společností Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu a dalších výrobců elektroniky pro značení loga, čísla modelu atd. černými značkami na plášti elektronických výrobků. Pro tento typ aplikace je v současnosti k dispozici pouze MOPA laser. Vzhledem k tomu, že MOPA laser má široký rozsah nastavení šířky a frekvence pulzů, lze pomocí úzké šířky pulzů dosáhnout vysokofrekvenčních parametrů na povrchu materiálu s černým efektem a pomocí různých kombinací parametrů lze také dosáhnout různých efektů v odstínech šedi.
Barevné laserové značení
Barevné laserové značení je nový typ laserového značení. V současné době je tato technologie dočasně MOPA laserové značení na nerezové oceli, chromu, titanu a dalších kovových materiálech s barevnými vzory. Při přehrávání barev na nerezových materiálech lze laserový paprsek upravit tak, aby se změnila barva povrchové vrstvy materiálu, čímž se dosáhne dekorativního efektu různých barev. V odvětví výrobků z nerezové oceli můžete přidat barvu značkovacího vzoru a upravit různé textové vzory dle libosti. Pohodlné a snadné ovládání: ochrana životního prostředí a neznečištění; rychlost značení, může výrazně zvýšit přidanou hodnotu výrobků z nerezové oceli a zvýšit jejich konkurenceschopnost na trhu. Přidává přidanou hodnotu produktu.
Obecně platí, že šířka a frekvence pulzního MOPA vláknového laseru jsou nezávisle nastavitelné a mají široký rozsah nastavitelných parametrů, takže při jemném zpracování s nízkým tepelným účinkem, při značení tenkých plechů z oxidu hlinitého, černého eloxovaného hliníku, barvy nerezové oceli atd., lze dosáhnout vynikajících výhod, které nelze dosáhnout efektu Q vláknového laseru. Q-modulovaný vláknový laser se vyznačuje silnějším značením a má určité výhody při hlubokém gravírování kovů, ale efekt značení je hrubší. Hlavní vlastnosti pulzních MOPA vláknových laserů ve srovnání s Q-modulovanými vláknovými lasery v běžných aplikacích značení jsou uvedeny v tabulce níže. Uživatelé si mohou vybrat správný laser podle skutečných potřeb značených materiálů a efektů.
| Název aplikace | Q-modulované lasery | MOPA lasery |
| Odstraňování povrchových vrstev z oxidu hlinitého | Substrát se snadno deformuje, vytváří konvexní vaky a drsné spodní linie | Malá šířka pulzu, malý tepelný zbytek, žádná deformace substrátu, jemný a jasně bílý základní vzor |
| Černění eloxovaného hliníku | Je možné pouze omezené množství kvalitního utírání prachu | Díky široké škále nastavení parametrů můžete označit různé odstíny šedé a černé a zpracovat černou. |
| Hluboké gravírování kovu | Výkonný, vhodný pro hluboké řezbářství, hrubé podřezávání | Slabá hloubka gravírování, ale jemné podtržení, malý úkos, lze ošetřit zářivě bílou barvou |
| Barva nerezové oceli | Potřeba být rozostřený, efekt se hůře upravuje | Může přehrávat různé barvy úpravou kombinace šířky impulsu a frekvence |
| Zpracování ABS a dalších plastů | Snadný žloutnutí, pocit těžkého povrchu, rychlé | Žádný pocit, není snadné žloutnout, jemné zpracování |
| Odstraňování barvy z průsvitných plastových klíčů | Obtížněji se odstraňuje | Snadno odstranitelné, čisté, jasné hrany, lepší propustnost světla, vysoká účinnost |
| Čárový kód pro značení desek plošných spojů, 2D kód | Vysoká energie jednoho pulzu, ale epoxidová pryskyřice je citlivá na laserovou energii | Přijměte malou šířku impulsu, střední frekvenci, čárový kód, 2D kód je jasnější, není snadné jej odstranit a snadno se skenuje |
5. Výkonnostní vlastnosti laserového značkovacího stroje MOPA
Laserový značkovací stroj MOPA patří do kategorie laserových značkovacích strojů. Laserový značkovací stroj MOPA využívá jako zdroj semen (MOPA) vláknového laseru přímo elektricky modulovaný polovodičový laser. Ve srovnání s Q-modulovaným vláknovým laserem lze frekvenci a šířku pulzu vláknového laseru MOPA nezávisle regulovat pomocí dvou laserových parametrů, kterými lze nastavit. Vysokorychlostní skenovací oscilátor umožňuje konstantní vysoký špičkový výkon a širší škálu značených substrátů. Díky vysoce kvalitnímu laserovému paprsku, nízkým provozním nákladům a 100 000 hodinám bezúdržbové životnosti je vhodný pro značení černého oxidu hlinitého, barevné nerezové oceli 304, odstraňování anod, odstraňování povlaků, polovodičový a elektronický průmysl, značení plastů a dalších citlivých materiálů a průmysl plastových trubek z PVC. Značení vzorů splňuje normy ROHS pro ochranu životního prostředí.
Ve srovnání s běžným laserovým značkovacím strojem má šířka pulzu laserového značkovacího stroje MOPA M1 4–200 ns a M6 2–200 ns. Šířka pulzu běžného laserového značkovacího stroje je tedy 118–126 ns, takže šířku pulzu laserového značkovacího stroje MOPA lze nastavit v širším rozsahu. Pochopíte tak, proč některé produkty nemohou dosáhnout požadovaného efektu u běžných vláknových laserových značkovacích strojů, ale u laserového značkovacího stroje MOPA to jde.
Mnoho zákazníků si však pořizuje laserové značkovací stroje MOPA s očekáváním stejné rychlosti zpracování jako běžné vláknové laserové značkovací stroje, ale to zjevně není pravda. Tyto dvě technologie se liší. Při gravírování barevných efektů musí stroj značení provádět s minimálními stínovými efekty při vysokých frekvencích, což umožňuje gravírování s vysokým rozlišením, ale zároveň je rychlost gravírování relativně mnohem pomalejší. Navíc při gravírování do hloubky kovu nemusí mít laserový značkovací stroj MOPA výhodu, protože sice nemá výhodu v energii jednoho pulzu, ale efekt je jemnější a ve velkém měřítku lepší než u běžného laserového značkovacího stroje. Proto si zákazníci předtím, než se rozhodnou pro koupi laserového značkovacího stroje MOPA, musí ujasnit výhody a nevýhody tohoto typu laserového značkovacího stroje.
Laserový značkovací stroj MOPA je vhodný pro jemné značení kovových i nekovových materiálů, jako jsou laserové gravírování digitálních dílů produktů, zadní kryty mobilních telefonů, iPady, hliníkové černé, klíče od mobilních telefonů, plastové průsvitné klíče, elektronické součástky, integrované obvody (IC), elektrické spotřebiče, komunikační produkty, koupelnová sanitární keramika, příslušenství k nástrojům, řezné nástroje, brýle a hodiny, šperky, autodíly, zavazadla a tašky, nádobí, výrobky z nerezové oceli a další průmyslová odvětví.
Společnost Maven Laser Automation se již 14 let zaměřuje na laserový průmysl. Specializujeme se na laserové značení. Nabízíme vláknové laserové značkovací stroje, CO2 laserové značkovací stroje, UV laserové značkovací stroje a také laserové svařovací stroje, laserové řezací stroje a laserové čisticí stroje. Pokud máte zájem o naše stroje, můžete nás sledovat a neváhejte nás kontaktovat.
Čas zveřejnění: 15. listopadu 2022
