Лазерная маркировка металлов и неметаллов: особенности разных материалов.

Лазерная маркировка материалов — это высокотехнологичный метод нанесения информации на изделия, обеспечивающий долговечность, точность и защиту продукции от подделок. Она применяется в машиностроении, электронике, строительстве, пищевой и фармацевтической промышленности. Благодаря бесконтактному воздействию лазера отсутствует повреждение поверхности материала, а универсальность метода позволяет работать как с металлами, так и с органическими и полимерными веществами. Статья будет полезна производственным специалистам, инженерам и заказчикам оборудования, интересующимся современными технологиями маркировки.

Особенности лазерной маркировки металлов

Преимущества нанесения информации на металлические поверхности с помощью лазера

Лазерная маркировка металлов обеспечивает высокую стойкость изображений к истиранию, коррозии и внешним воздействиям. Современные волоконные (Fiber) лазеры позволяют точно наносить надписи, логотипы, QR-коды и серийные номера без предварительной подготовки поверхности. Такой метод не нарушает геометрию или целостность детали, что особенно важно при работе с высокоточной продукцией.

Факторы, влияющие на результат гравировки

• Тип металла: Алюминий, сталь, латунь, титан и их сплавы по-разному реагируют на лазерное излучение — для каждого требуется свой режим обработки.
• Отражающая способность: Сильно отражающие сплавы (например, полированная нержавеющая сталь) требуют увеличенной мощности или специфических длин волн.
• Выбор лазера: Для металлов применяются лазеры с длиной волны ~1064 нм (Fiber), отличающиеся высокой энергоэффективностью и скоростью маркировки.

Преимущества технологии

1. Стойкость маркировки к температурным, химическим и механическим нагрузкам.
2. Возможность нанесения идентификационной информации в труднодоступных зонах детали.
3. Поддержка стандартов прослеживаемости и улучшение логистического контроля.

Специфика лазерной маркировки неметаллов

Особенности гравировки пластика, стекла и древесины

Маркировка неметаллических материалов требует точного подбора типа лазера и соответствующих параметров мощности, длины волны, частоты. Эти материалы чувствительнее к термическому воздействию, что может повлиять на качество и читаемость нанесённой информации. Работы с неметаллами широко применяются в производстве бытовой техники, упаковки, электроники и строительных компонентов.

Подходы к различным видам материалов

• Пластик: Поведение различных полимеров (ABS, ПЭТ, ПП, ПВХ) зависит от длины волны. Применяют UV-лазеры (~355 нм) и CO₂-лазеры (~10,6 мкм), в зависимости от состава материала.
• Стекло: Для предотвращения растрескивания используют коротковолновые ультрафиолетовые лазеры с низкой интенсивностью импульса.
• Древесина: Хорошо обрабатываемый материал, которому можно придать декоративный или промышленный вид. Мощность лазера настраивается во избежание обугливания или переработки слоёв.

Преимущества лазерной обработки неметаллических поверхностей

1. Создание контрастных и долговечных изображений на широком спектре материалов без использования чернил или травления.
2. Высокая детализация и точность благодаря бесконтактному нанесению.
3. Интеграция с автоматизированными линиями и системами контроля качества.

Технологии, используемые в лазерной маркировке

Типы лазеров и физические особенности

Для эффективной маркировки важно подобрать лазер с подходящей длиной волны и характеристиками излучения:

• Fiber-лазеры (1064 нм): Оптимальны для работы с металлами, обладают высокой скоростью импульса, стабильностью и сроком службы более 100 000 часов.
• CO₂-лазеры (10,6 мкм): Подходят для обработки стекла, керамики, дерева, картона и большинства полимеров.
• Ультрафиолетовые (UV) лазеры (355 нм): Используются для деликатной маркировки чувствительных к нагреву материалов: медицинской пластмассы, кабеля, электроники.
• MOPA-лазеры: Модификация Fiber-технологии с расширенными возможностями по регулировке импульса и получению цветной маркировки на анодированных поверхностях.

Способы нанесения информации

1. Контурная гравировка: Подходит для логотипов, символов и простых форм.
2. Глубокая (рельефная) гравировка: Чаще используется в машиностроении и производстве форм.
3. Изменение цвета поверхности: Без повреждения верхнего слоя, например, при маркировке анодированного алюминия и пластиков.
4. Удаление покрытия (лазерное травление): Эффективно для нанесения информации на окрашенные или ламинированные поверхности.

Оборудование для лазерной гравировки

Типы станков и их характеристики

Станки для лазерной маркировки бывают настольными, модульными для встраивания и промышленными автоматизированными. Выбор модели зависит от целей, материала и производственной нагрузки.

Ключевые параметры

• Мощность излучения: От 10 до 120 Вт — влияет на глубину и скорость маркировки.
• Тип фокусировки: Ручная, автофокус или система отслеживания рельефа поверхности.
• Скорость сканирования: До 7000–10000 мм/сек в зависимости от технологии сканирующего модуля.
• Система охлаждения: Воздушная (до 50 Вт) или водяная (для более мощных моделей).

Дополнительные модули и функции

• Интеграция с промышленными контроллерами (PLC) и MES-системами.
• Встроенные камеры позиционирования для точной ориентации маркировки.
• ПО для генерации уникальных идентификаторов, верификации данных и защиты изделий от двойной маркировки.
• Системы вытяжки и фильтрации лазерного дыма для обеспечения безопасности.

Сферы применения лазерной маркировки

Области, где используется лазерная гравировка

Лазерная маркировка применяется в более чем 20 отраслях экономики, где важны скорость, надёжность и читаемость информации.

Примеры:

• Промышленность: Маркировка шестерён, корпусов, подшипников, комплектующих для автосборки.
• Фармацевтика: Обязательная маркировка лекарственных средств (в соответствии с ФЗ-488), упаковки и инструкций.
• Электроника: Нанесение серийных номеров на платы, компонентов и штекеров.
• Пищевая отрасль: Указание срока годности и состава на алюминиевых банках, стеклянных и пластиковых бутылках.

Преимущества лазерной маркировки перед альтернативами

Сравнение с другими технологиями

По сравнению с механическим тиснением, травлением, каплеструйной печатью или термотрансферной маркировкой, лазер обладает рядом преимуществ:

1. Бесконтактное воздействие исключает износ инструмента или повреждение изделия.
2. Не требуется расходных материалов — чернил, лент, кислот и красителей.
3. Скорость нанесения до нескольких тысяч марок в час с возможностью интеграции в линию.
4. Позволяет маркировать широкую гамму материалов без смены оборудования.
5. Обеспечивает неизменность нанесённой информации и защиту от внешнего вмешательства.

Как выбрать оборудование по типу материала

Рекомендации по подбору установки

При выборе системы лазерной маркировки необходимо учитывать:

• Материал изделия: Fiber — для металлов, CO₂ — для органики и полимеров, UV — для прозрачных и термочувствительных материалов.
• Тип поверхности: Гладкая, шероховатая или изогнутая поверхность требует различного подхода к фокусировке.
• Объёмы производства: Мелкие серии допустимы на универсальных настольных установках; массовое производство — только с автоматизированными линиями.

Дополнительные критерии

1. Класс лазерной безопасности (по ГОСТ IEC 60825) и наличие защитного кожуха.
2. Поддержка гарантийных и сервисных обязательств на территории России.
3. Наличие программного обеспечения на русском языке и технической документации.

Вывод

Лазерная маркировка — универсальный и экономически эффективный способ нанесения информации на изделия из различных материалов. Благодаря богатому выбору технологий — от Fiber до UV-лазеров — можно подобрать оборудование под любой тип продукции. Учитывая потребности предприятия, свойства материалов и требования к сертификации, вы сможете выбрать оптимальное решение, обеспечивающее высокое качество маркировки, защиту от подделок и соответствие современным стандартам промышленной автоматизации.