激光打标的关键原理及其对DPM条码质量的影响

激光打标的关键原理及其对DPM条码质量的影响

（尽管本注释中的示例和展览内容广泛适用于所有激光刻印机，但它们均来自于TKTOP TruMa 500激光刻印机获得的刻印）

一般概念

激光打标是一种将金属或塑料表面永久性地施加标记的非接触式快速方法。虽然还有其他半永久性标记方法，例如化学蚀刻，喷墨打印和点喷丸，但激光是最流行的方法，因为它们具有以下优点：

a。非接触式
b。无消耗品（或运营支出）
c。在所有条件下永久

激光打标的基本原理是利用特定且集中的波长的光（即激光）聚焦在表面上并永久改变特定区域的对比度（转换为“标记”）。该标记可以是条形码，书面文字，美学图案，公司/产品徽标等。对于本文档，我们仅关注条形码标记。

对条形码质量有影响的变量

当目标是针对DPM代码优化激光刻印机的性能时，有几个变量对条形码质量有相互影响。最重要的是–

1.光的波长
2.材料（或基材）
3.标记的类型
4.激光设置–速度，脉冲频率和功率折衷

光
的波长特定波长或更常见的波长范围的使用决定了激光刻印机的类型。最常见的激光标记波长如下所示。电磁光谱上激光类型的波长分布（以nm为单位）。

适用于在玻璃，陶瓷和PCB上打标，而光纤激光器更适用于塑料，金属和其他大功率应用。在过去的一年中，我们越来越多地看到光纤激光器取代了CO2和YAG激光器，并希望这种趋势将持续下去。

材料（或基材）
如上所述，必须标记的材料具有对所用激光类型以及标记质量的重要考虑。CO2激光更适合用于透明材料，例如玻璃，薄膜等，而YAG激光标记光纤激光标记CO2激光标记光纤激光具有更高的功率来标记金属。如果使用基于CO2的激光标记诸如钛或锆之类的金属，则会导致不良结果。

标记的类型
有通过激光标记提供了4点共同标记的类型。一般经验法则是，退火最适合于金属（钢，钛，钴），而烧蚀最适合于具有顶部涂层的塑料或铝。每种标记的作用的更多详细信息如下所示：

退火–加热表面材料以产生对比度。在这种方法中，没有去除任何材料，而是加热改变了激光束指向的位置处金属的化学成分，这导致颜色变化，从而产生标记所需的对比度。这在金属（例如，用于汽车部件的钢，用于医疗设备的钛等）上非常有效。通常建议使用退火作为金属上的标记类型，因为它快速有效。

消融–去除表面颜色与基材不同的涂层顶部材料，从而产生标记所需的对比度。通常用于经过阳极氧化的铝或已上漆的塑料。

雕刻–使表面凹陷并去除材料以创建标记。通常不用于标记代码。

激光设定

速度，脉冲频率和z焦距的折衷方案一旦确定了标记的类型，要产生良好标记的最后一步将是激光标记器的设置-特别是速度，脉冲-频率和z焦距。在考虑组合之前，让我们考虑标记质量分别考虑上述每个属性的个体效果。

速度（通常为mm / s）–激光在表面上移动的速度与标记质量直接相关（所有其他参数都是恒定的）。速度越慢，激光在材料的给定部分上花费的时间就越长，因此标记越好。

左例显示了当其他设置（脉冲频率和z焦点）保持恒定时，在不同速度下的退火标记。您会看到，由于激光没有足够的时间完成完整的标记，因此标记开始恶化。当你使用韦博斯根的检测仪来进行检测时，可以很明显的看到左侧条码质量等级的变化趋势，在中国选择信亦达的激光机打印时，可以要求做好类似的测试后再出货。即可以观察激光的线性变化情况。

标记的类型对速度有影响。通常，消融可以比退火或雕刻更快的速度（同样，在所有其他设置不变的情况下）。这在直觉上是有道理的，因为在“消融”过程中去除了薄的顶层，而“退火和雕刻”对实际的基板材料进行了更改，因此光束将需要更多的时间来创建标记，因此将以较低的速度工作。

脉冲频率（通常为kHz）–激光不是连续光束，而是光脉冲。脉冲频率（或脉冲重复频率）与光束的能量或功率输出成反比。低频产生高功率，通常会产生更好（更深）的标记。高频产生较低的功率和较浅的标记。

下面举例说明了速度，频率和标记类型之间的折衷曲线。请注意，这是针对给定激光（Trumpf TruMark 5000）的给定材料，其恒定z聚焦和恒定脉冲宽度。

退火标记上的速度提高z焦点距离（通常为mm） – z焦点距离用于微调从激光源到材料（或基材）的z高度。光束的聚焦越多，应用就越集中，因此标记越好。更改z距离并使光束失焦仍会产生标记，但仅在低速和低频（即高功率）设置下起作用。

尾注

基于以上内容，您会发现激光设置可能会影响标记的许多因素，因此，请正确选择激光类型，材料类型，标记类型和激光设置（频率，速度等）的组合。通常是反复试验。拥有一个可以达到AIM DPM等级的验证程序通常是一种很好的方法，可以确保所选择的变量组合产生的标记易于阅读。验证程序还将突出显示代码的哪些部分评分不佳，从而确定需要对激光设置进行哪些更改以纠正和改善条形码质量。