レーザーマーキングとレーザー彫刻は同じものだと考えられることがよくあります。実際には、それらは少し異なります。
レーザーマーキングとレーザー彫刻は両方ともレーザーを使用して、材料上に消去できないマークを残します。ただし、レーザー彫刻では材料が蒸発しますが、レーザーマーキングでは材料が溶けます。溶けた材料表面が拡大して深さ80μmの溝部分が形成され、材料の粗さが変化し白と黒のコントラストが形成されます。以下では、レーザーマーキングにおける白と黒のコントラストに影響を与える要因について説明します。
レーザーマーキングの3ステップ(1) ステップ 1: レーザー光線が材料表面に作用する
レーザーマーキングとレーザー彫刻の両方に共通するのは、レーザービームがパルスであるということです。つまり、レーザーシステムは一定間隔後にパルスを入力します。 100Wのレーザーは毎秒100000パルスを入力できます。したがって、単一パルスのエネルギーは 1mJ で、ピーク値は 10KW に達する可能性があると計算できます。
材料に作用するレーザーのエネルギーを制御するには、レーザーのパラメーターを調整する必要があります。そして最も重要なパラメータはスキャン速度とスキャン距離であり、これら 2 つは材料に作用する 2 つの隣接するパルスの間隔を決定します。隣接パルス間隔が近いほど、より多くのエネルギーが吸収されます。
レーザー彫刻と比較して、レーザーマーキングは必要なエネルギーが少ないため、スキャン速度が速くなります。レーザー彫刻かレーザーマーキングのどちらを選択するかを決定する場合、スキャン速度が決定的なパラメータになります。
(2) ステップ 2: 材料がレーザー エネルギーを吸収する
レーザーが材料表面に作用する場合、レーザーエネルギーのほとんどは材料表面で反射されます。レーザーエネルギーのほんの一部だけが材料に吸収され、熱に変わります。レーザー彫刻では材料を蒸発させるためにより多くのエネルギーが必要ですが、レーザーマーキングでは材料を溶かすためのエネルギーが少なくて済みます。
吸収されたエネルギーが熱に変わると、物質の温度が上昇します。融点に達すると材料の表面が溶けて形状変化します。
波長1064mmのレーザーの場合、アルミニウムの吸収率は約5%、鋼の吸収率は30%以上です。このため、人々は鋼の方がレーザーマーキングしやすいと考えています。しかしそうではありません。融点など、材料の他の物理的特性についても考慮する必要があります。
(3) ステップ 3: 材料表面に局所的な膨張と粗さの変化が生じます。
材料が数ミリ秒以内に溶けて冷えると、材料の表面の粗さが変化し、シリアル番号、形状、ロゴなどを含む永久的なマーキングが形成されます。
材料表面に異なるパターンをマーキングすると、色の変化にもつながります。高品質のレーザーマーキングでは、白と黒のコントラストが最良のテスト基準となります。
粗い素材表面に入射光が乱反射すると、素材表面は白く見えます。
粗い材料表面が入射光の大部分を吸収すると、材料表面は黒く見えます。
レーザー彫刻の場合、高エネルギー密度のレーザーパルスが材料表面に作用します。レーザーエネルギーは熱に変わり、材料を固体状態から気体状態に変えて材料表面を除去します。
それでは、レーザーマーキングとレーザー彫刻のどちらを選択しますか?レーザーマーキングとレーザー彫刻の違いを理解したら、次に考慮すべきことは、どちらを選択するかを決定することです。そして 3 つの要素を考慮する必要があります。
1.耐摩耗性
レーザー彫刻はレーザーマーキングよりも深く浸透します。したがって、ワークピースを研磨を伴う環境で使用する必要がある場合、または表面研磨ブラストや熱処理などの後処理が必要な場合は、レーザー彫刻を使用することをお勧めします。
2.処理速度
レーザー彫刻に比べてレーザーマーキングは浸透が少ないため、加工速度が速くなります。ワークピースが使用される作業環境が摩耗を伴わない場合は、レーザーマーキングの使用をお勧めします。
3.互換性
レーザーマーキングは材料を溶かして微妙な凹凸を形成しますが、レーザー彫刻は材料を蒸発させて溝を形成します。レーザー彫刻には、材料が昇華温度に達し、数ミリ秒以内に蒸発するのに十分なレーザー エネルギーが必要なため、すべての材料でレーザー彫刻を実現できるわけではありません。
上記の説明により、レーザー彫刻とレーザーマーキングについての理解が深まったと思います。
どちらを選択するかを決めたら、次は効果的な冷却装置を追加することです。 S&A 産業用チラー さまざまな種類のレーザーマーキングマシン、レーザー彫刻機、レーザー切断機などのために特別に作られています。産業用チラーはすべて外部給水のないスタンドアロンユニットで、冷却出力範囲は0.6KWから30KWで、冷却するのに十分強力です。レーザーシステムは小出力から中出力まで対応します。完全なものを確認する S&A 産業用チラーのモデル https://www.teyuchiller.com/products
