Лазерная гравировка металлов

При лазерной маркировке металлов выделяют три основных типа взаимодействия лазерного излучения с веществом: Плавление Плавление металлов начинается, когда плотность мощности лазерного излучения достигает значений порядка 105 Вт/см2. По мере поступления световой энергии граница между жидкой и твердой фазами (поверхность расплава) постепенно перемещается вглубь материала. При этом площадь поверхности расплава увеличивается, теплота начинает более интенсивно отводиться в глубинные слои за счет процессов теплопроводности, в результате устанавливается стационарная поверхность расплава. Визуально такая маркировка обычно выглядит, например, на механически обработанных поверхностях, как зона с другой, более гладкой шероховатостью поверхности, образовавшейся в результате рекристаллизации. Интенсивное испарение (кипение) При повышении плотности световой мощности до 106-107 Вт/см2, наряду с плавлением, будет происходить интенсивное испарение (кипение) материала. Часть вещества перейдет в парообразное состояние, в результате чего на поверхности материала возникает канавка гравировки. При наличии в составе металла углерода гравировка обычно дополняется карбонизацией, а повышенная температура способствует образованию окислов, которые также могут влиять на цвет маркировки. Образование высокотемпературной плазмы Если плотность световой мощности будет достигать значений около 109 Вт/см2, то начнется эффективная ионизация светом паров вещества, что приведет к образованию высокотемпературной плазмы. Возникнув, плазма начинает преграждать доступ излучению к поверхности материала, так как излучение интенсивно поглощается в плазме. При маркировке металлов важно, чтобы плазма не возникала. При маркировке других материалов (стекло, керамика, неметаллы, твердые сплавы и др.) используются в основном те же типы взаимодействия, причем для прозрачных материалов они дополняются эффектом изменения оптических свойств. Согласно вышеизложенному, результат лазерной маркировки (качество изображения, нанесенного лазером) в целом зависит от двух факторов. Первый фактор - сам материал (его химический состав, используемые покрытия, добавки, фактура поверхности и т.д.). Второй, не менее важный фактор - характеристики лазера и используемые технологические режимы работы оборудования (длина волны и интенсивность лазерного излучения, частота повторения импульсов, скорость маркировки и др.). Таким образом, путем подбора технологических режимов маркировки можно обеспечить высокий уровень качества изображения на широком диапазоне материалов.