激光打标技术的应用.pdf

电讯工程 激光打标技术的应用 19 激光打标技术的应用 王炳龙 王家先 (陕西黄河集团有限公司二十四车问 西安 710043) 摘 要：本文简要介绍了激光打标的工作原理，着重介绍了目前国内激光打标的 技术现状和激光打标机 的使用体验，并对其技术和应用前景作 了展望。 关键词 ：激光 LASER 激光打标 激光器 振镜 1 概述 激光，英文名称LASER，全称为 “受激辐射的光放大(LightAmplificationbyStimulatedE— missionofRadiation)”。它基于伟大的科学家爱因斯坦在 1916年提出的一套全新的理论。这 一 理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上，在高能级 上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到(跃迁)到低能级上，这时将会辐射出与激发 它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。 激光刚刚诞生不久就被人们称为 “解决问题的工具”。迄今为止，仅仅二十多年的初步应 用，激光已经对我们的生活方式产生了重大影响。 激光具有单色性、相干性和方向性三大特点，能够在一个狭小的方向内集中能量。 激光打标是在激光焊接、激光热处理、激光切割、激光打孔等应用技术之后发展起来的一 门新型加工技术，是一种非接触、无污染、无磨损的新标记工艺。近年来，随着激光器的可靠性 和实用性的提高，加上计算机技术的迅速发展和光学器件的改进，促进了激光打标技术的发 展。 激光打标是利用高能量密度的激光束对 目标作用，使 目标表面发生物理或化学的变化 ， 从而获得可见图案的标记方式。高能量的激光束聚焦在材料表面上，使材料迅速汽化，形成凹 坑。随着激光束在材料表面有规律地移动同时控制激光的开断，激光束也就在材料表面加工 成了一个指定的图案。 激光打标与传统的标记工艺相比有明显的优点： (1)可对多种非金属材料进行加工，特别是适合加工高硬度、高熔点和脆性材料。 (2)激光加工属于非接触加工，不损坏产品，无刀具磨损，无切削力，图案质量好。 (3)激光束很细，被加工材料损耗很小，加工影响范围小。 (4)加工效率高，由于采用计算机控制，易于实现 自动化。 (5)能标记或雕刻各种条形码、数字、字符、图案。 (6)用于防伪，不易被假冒。 2 国内激光打标的现状 激光打标设备的核心是激光打标控制系统，因此，激光打标的发展历程就是打标控制系统 的发展过程。控制系统在激光打标领域就经历了大幅面时代、转镜时代和振镜时代，控制方式 也完成了从软件直接控制到上下位机控制到实时处理、分时复用的一系列演变。如今，半导体 激光打标技术的应用 电讯工程 激光器、光纤激光器、乃至紫外激光的出现和发展又对光学过程控制提出了新的挑战。 目前国内的激光打标按其工作方式可分为掩模式打标、阵列式打标和扫描式打标。 2．1 掩模式打标 掩模式打标又叫投影式打标。掩模式打标系统由激光器、掩模板和成像透镜组成，其工作 原理(如图1所示)是在一块模板上，将待打标的数字、字符、条码、图像等雕空，做成掩模，经 过望远镜扩束的激光，均匀的投射在事先做好的掩模板上，光从雕空部分透射。掩模板上的图 形通过透镜成像到工件(焦面)上。通常每个脉冲即可形成一个标记。受激光辐射的材料表 面被迅速加热汽化或产生化学反应，发生颜色变化形成可分辨的清晰标记。掩模式打标一般 采用c0激光器和YAG激光器。掩模式打标主要优点是一个激光脉冲一次就能打出一个完 整的、包括几种符号的标记，因此打标速度快。对于大批量产品，可在生产线上直接打标。缺 点是打标灵活性差，能量利用率低。 掩模板 上件 图 1 掩模式打标原理 2．2 阵列式打标 阵列式打标系统如图2