激光打標(biāo)技術(shù)的用戶指南一、激光打標(biāo)技術(shù)概述

激光打標(biāo)技術(shù)是一種利用高能量密度的激光束對(duì)材料表面進(jìn)行照射，從而改變材料表面性質(zhì)或形態(tài)，實(shí)現(xiàn)永久性標(biāo)記的技術(shù)。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子、工業(yè)、醫(yī)療、工藝品等領(lǐng)域，具有精度高、效率快、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

二、激光打標(biāo)設(shè)備的選擇

選擇合適的激光打標(biāo)設(shè)備是確保打標(biāo)效果的關(guān)鍵。

（一）設(shè)備類型

1.固體激光器：適用于金屬、非金屬材料的精細(xì)打標(biāo)，精度高，穩(wěn)定性好。

2.半導(dǎo)體激光器：成本較低，適用于大面積打標(biāo)，速度較快。

3.激光光纖設(shè)備：適用于金屬材料的深打標(biāo)，效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單。

（二）關(guān)鍵參數(shù)

1.激光功率：根據(jù)材料類型選擇合適的功率，如金屬通常需要較高功率（20-100W），非金屬（如塑料）可選用較低功率（1-10W）。

2.打標(biāo)速度：影響打標(biāo)質(zhì)量和效率，一般金屬打標(biāo)速度為10-100mm/s，非金屬為100-1000mm/s。

3.光斑大?。盒」獍撸?0-50μm）適用于精細(xì)打標(biāo)，大光斑（100-500μm）適用于大面積打標(biāo)。

三、激光打標(biāo)操作流程

（一）準(zhǔn)備工作

1.清潔打標(biāo)表面：去除油污、灰塵等雜質(zhì)，確保打標(biāo)效果。

2.設(shè)定參數(shù)：根據(jù)材料類型調(diào)整激光功率、速度、頻率等參數(shù)。

3.校準(zhǔn)設(shè)備：確保激光束與打標(biāo)表面垂直，避免偏移。

（二）打標(biāo)操作

1.啟動(dòng)設(shè)備：打開(kāi)電源，預(yù)熱激光器（通常需要5-10分鐘）。

2.放置材料：將待打標(biāo)材料放置在工作臺(tái)，對(duì)準(zhǔn)打標(biāo)位置。

3.開(kāi)始打標(biāo)：使用控制軟件輸入打標(biāo)內(nèi)容，啟動(dòng)打標(biāo)程序。

4.監(jiān)控過(guò)程：觀察打標(biāo)效果，如有需要調(diào)整參數(shù)。

（三）后期處理

1.清理設(shè)備：打標(biāo)完成后，清潔工作臺(tái)和光學(xué)元件。

2.檢查質(zhì)量：驗(yàn)證打標(biāo)深度、清晰度是否符合要求。

3.保存數(shù)據(jù)：備份打標(biāo)程序和參數(shù)設(shè)置，以便后續(xù)使用。

四、注意事項(xiàng)

1.安全防護(hù)：操作激光設(shè)備時(shí)需佩戴防護(hù)眼鏡，避免激光直射眼睛。

2.材料兼容性：不同材料對(duì)激光的吸收率不同，需預(yù)先測(cè)試打標(biāo)效果。

3.設(shè)備維護(hù)：定期清潔光學(xué)元件，檢查激光器穩(wěn)定性，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

五、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法

（一）打標(biāo)模糊

1.原因：激光功率不足或打標(biāo)速度過(guò)快。

2.解決：提高功率或降低速度，重新打標(biāo)。

（二）打標(biāo)深度不均

1.原因：打標(biāo)表面不平整或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。

2.解決：清潔表面并校準(zhǔn)設(shè)備，優(yōu)化參數(shù)。

（三）光斑變形

1.原因：激光器聚焦問(wèn)題或光學(xué)元件污染。

2.解決：調(diào)整焦距或清潔光學(xué)元件。

**一、激光打標(biāo)技術(shù)概述**

激光打標(biāo)技術(shù)是一種非接觸式的加工方法，利用高能量密度的激光束聚焦在材料表面，通過(guò)瞬時(shí)高溫使材料表面發(fā)生物理或化學(xué)變化，從而形成永久性的標(biāo)記。其原理主要是激光能量被材料吸收后，導(dǎo)致局部溫度急劇升高，進(jìn)而引發(fā)熔化、氣化、燒蝕或顏色變化等現(xiàn)象。該技術(shù)具有以下顯著特點(diǎn)：

（一）非接觸加工

激光束在打標(biāo)過(guò)程中不與材料直接接觸，避免了機(jī)械磨損，適用于各種硬度和脆性的材料，且能加工復(fù)雜形狀的表面。

（二）高精度與高分辨率

激光光斑尺寸小，可達(dá)微米級(jí)別，結(jié)合精密的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)的字符、圖案和條碼標(biāo)記。

（三）打標(biāo)效果持久

標(biāo)記是材料表面性質(zhì)的改變或刻蝕，不易被擦除、磨損或腐蝕，具有永久性。

（四）速度快、效率高

對(duì)于常規(guī)打標(biāo)任務(wù)，激光打標(biāo)速度遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)機(jī)械刻劃或噴墨等方法，提高了生產(chǎn)效率。

（五）靈活性高

可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件精確控制打標(biāo)內(nèi)容、位置、大小和形狀，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和個(gè)性化定制。

（六）適用材料廣泛

從金屬、合金、塑料、陶瓷、玻璃到木材、皮革、石材等多種材料，均有相應(yīng)的激光打標(biāo)解決方案。

**二、激光打標(biāo)設(shè)備的選擇**

選擇合適的激光打標(biāo)設(shè)備是確保打標(biāo)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)。用戶在選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮以下因素：

（一）設(shè)備類型

1.固體激光器：通常采用Nd:YAG激光器或YVO4激光器，輸出為納秒脈沖。優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，打標(biāo)深度深，速度快，適用于金屬、部分塑料和陶瓷的打標(biāo)。缺點(diǎn)是設(shè)備成本相對(duì)較高，電耗較大。根據(jù)泵浦方式不同，可分為光泵和電泵，電泵效率更高。

2.半導(dǎo)體激光器（DiodeLaser）：通常為連續(xù)波或準(zhǔn)連續(xù)波輸出，波長(zhǎng)主要有1064nm（近紅外）和808nm（中紅外）。1064nm波長(zhǎng)穿透力較強(qiáng)，適用于多種金屬、部分非金屬及復(fù)合材料；808nm對(duì)某些非金屬材料的吸收率更好。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)換效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、成本相對(duì)較低。缺點(diǎn)是打標(biāo)深度通常不如固體激光器，高速打標(biāo)時(shí)可能需要輔助冷卻。

3.激光光纖設(shè)備：以光纖激光器為核心，將激光通過(guò)光纖傳輸?shù)秸耒R或掃描鏡系統(tǒng)。這是目前應(yīng)用非常廣泛的一種類型，特別是在金屬加工領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)是光束質(zhì)量好，能量利用率高，免維護(hù)（光纖端面無(wú)需像鏡片那樣頻繁維護(hù)），集成度高。根據(jù)激光波長(zhǎng)不同（如1070nm,1080nm,1100nm等），對(duì)金屬的打標(biāo)效果各有側(cè)重。

（二）關(guān)鍵參數(shù)

1.激光功率：?jiǎn)挝皇峭咛兀╓）。功率直接影響打標(biāo)速度和深度。功率越高，通常打標(biāo)速度越快，能處理的材料范圍越廣，但能耗也越高。選擇時(shí)需根據(jù)目標(biāo)材料的最小打標(biāo)功率需求，并結(jié)合期望的打標(biāo)速度來(lái)確定。

2.打標(biāo)速度：?jiǎn)挝皇呛撩酌棵耄╩m/s）。指激光束在材料表面移動(dòng)并完成標(biāo)記的速率。速度直接影響生產(chǎn)效率。高速打標(biāo)適用于大批量生產(chǎn)，但可能需要降低功率或調(diào)整其他參數(shù)以保證標(biāo)記質(zhì)量；低速打標(biāo)則能實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的細(xì)節(jié)，適用于精細(xì)加工。

3.光斑大?。⊿potSize）：指激光束在焦點(diǎn)處形成的最小光斑直徑，單位是微米（μm）。光斑越小，打標(biāo)的精細(xì)度越高，能實(shí)現(xiàn)更小的字符或更復(fù)雜的圖案。光斑大小通常與激光功率、掃描振鏡的分辨率和焦距有關(guān)。

4.脈沖頻率（PulseFrequency）：?jiǎn)挝皇呛掌潱℉z）。指激光器在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖次數(shù)。脈沖頻率影響打標(biāo)效果和速度。高頻率可以增加打標(biāo)速度，并可能影響打標(biāo)的均勻性和邊緣平滑度。

5.模擬/數(shù)字控制

（1）模擬控制：通過(guò)調(diào)節(jié)電流或電壓來(lái)控制激光功率，精度相對(duì)較低，穩(wěn)定性可能不如數(shù)字控制。

（2）數(shù)字控制（如DPSS,Diode,Fiber）：通過(guò)數(shù)字信號(hào)精確控制激光的開(kāi)關(guān)和功率，通常采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，精度高，穩(wěn)定性好，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的打標(biāo)算法和與其他設(shè)備的聯(lián)動(dòng)。

**三、激光打標(biāo)操作流程**

（一）準(zhǔn)備工作

1.**環(huán)境檢查**：

*確認(rèn)工作區(qū)域整潔，無(wú)易燃易爆物品。

*檢查設(shè)備電源連接是否穩(wěn)固，電壓符合設(shè)備要求。

*確認(rèn)激光防護(hù)設(shè)施（如防護(hù)眼鏡、光柵）配備齊全并完好有效，且符合對(duì)應(yīng)激光波長(zhǎng)和安全等級(jí)的要求。

2.**設(shè)備開(kāi)機(jī)與預(yù)熱**：

*按照設(shè)備說(shuō)明書(shū)規(guī)定的順序開(kāi)啟電源，先開(kāi)啟輔助設(shè)備（如振鏡、風(fēng)扇），再開(kāi)啟激光器。

*激光器需要一定的預(yù)熱時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，通常為10-30分鐘不等，具體參考設(shè)備手冊(cè)。在此期間，避免立即進(jìn)行高功率打標(biāo)。

3.**材料準(zhǔn)備與放置**：

*清潔待打標(biāo)材料表面，去除油污、灰塵、氧化層等，確保激光能量能有效作用在目標(biāo)表面。對(duì)于某些材料，可能需要進(jìn)行預(yù)處理（如打磨、清潔）。

*將材料穩(wěn)固地放置在工作臺(tái)（GalvanometerStage/X-YTable）上，確保位置準(zhǔn)確，必要時(shí)使用定位夾具。

4.**軟件與參數(shù)設(shè)置**：

*啟動(dòng)激光打標(biāo)控制軟件。

*選擇或創(chuàng)建打標(biāo)項(xiàng)目，導(dǎo)入需要打標(biāo)的圖形、文字或條碼數(shù)據(jù)。

*根據(jù)材料類型、厚度、顏色以及期望的打標(biāo)效果（深度、清晰度），在軟件中設(shè)置或調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)：

***激光功率（LaserPower）**：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值或測(cè)試結(jié)果設(shè)置。

***打標(biāo)速度（MarkingSpeed）**：根據(jù)功率和材料調(diào)整。

***脈沖頻率（Frequency）**：根據(jù)需要調(diào)整。

***重復(fù)頻率（RepeatRate）**：（主要針對(duì)脈沖激光器）影響光斑密度和效果。

***焦距（FocusDistance）**：調(diào)整焦距使光斑最細(xì)，通常通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的聚焦鏡片或自動(dòng)聚焦裝置完成。

***輔助氣體（AuxiliaryGas）**：（如適用）選擇氣體種類（如空氣、氮?dú)?、氧氣）和壓力，用于清除熔融物、保護(hù)加工區(qū)域或改變燒蝕效果。例如，氮?dú)獬Ｓ糜诮饘俅驑?biāo)以獲得更清晰的邊緣。

***打標(biāo)深度（MarkingDepth）**：預(yù)先設(shè)定或通過(guò)試打標(biāo)測(cè)量確定。

5.**系統(tǒng)校準(zhǔn)**：

*進(jìn)行激光光束對(duì)準(zhǔn)，確保激光束中心與工作臺(tái)坐標(biāo)原點(diǎn)重合。

*進(jìn)行焦距校準(zhǔn)，使激光聚焦在最佳位置。

*校準(zhǔn)掃描振鏡的偏移量（Offset），確保軟件繪制的圖形與實(shí)際打標(biāo)位置一致。

（二）打標(biāo)操作

1.**試打標(biāo)**：

*在非正式材料或廢料上，按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行幾次試打標(biāo)。

*觀察打標(biāo)效果，包括清晰度、深度、邊緣銳利度等。

*根據(jù)試打標(biāo)結(jié)果，微調(diào)軟件中的功率、速度、焦距等參數(shù)，直至獲得滿意效果。這個(gè)過(guò)程可能需要反復(fù)進(jìn)行。

2.**正式打標(biāo)**：

*確認(rèn)參數(shù)設(shè)置無(wú)誤，打標(biāo)區(qū)域無(wú)遮擋后，開(kāi)始正式打標(biāo)。

*監(jiān)控打標(biāo)過(guò)程，注意觀察打標(biāo)效果和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)異常（如標(biāo)記模糊、深淺不一、設(shè)備異響、溫度過(guò)高等），應(yīng)立即暫停操作，檢查原因并排除故障。

*對(duì)于連續(xù)打標(biāo)任務(wù)，注意設(shè)備的散熱情況，必要時(shí)開(kāi)啟冷卻系統(tǒng)，并定時(shí)檢查設(shè)備溫度。

3.**過(guò)程記錄**：

*對(duì)于重要的打標(biāo)任務(wù)，記錄使用的參數(shù)設(shè)置和打標(biāo)結(jié)果，便于后續(xù)追溯和工藝優(yōu)化。

（三）后期處理與設(shè)備維護(hù)

1.**打標(biāo)質(zhì)量檢查**：

*打標(biāo)完成后，仔細(xì)檢查標(biāo)記的完整性、清晰度和位置準(zhǔn)確性。

*必要時(shí)使用測(cè)量工具（如顯微鏡、深度計(jì)）對(duì)標(biāo)記的尺寸和深度進(jìn)行檢測(cè)。

2.**設(shè)備清潔**：

*打標(biāo)結(jié)束后，關(guān)閉激光器，待設(shè)備冷卻后進(jìn)行清潔。

*使用干凈的軟布擦拭工作臺(tái)表面。

*根據(jù)需要清潔光學(xué)元件（如鏡頭、反射鏡），使用專用清潔劑和工具，避免刮傷。光纖端面尤其要注意保護(hù)，避免灰塵污染。

*清潔通風(fēng)口和散熱風(fēng)扇，確保設(shè)備通風(fēng)良好。

3.**參數(shù)保存**：

*將滿意的打標(biāo)參數(shù)設(shè)置保存到軟件中，或記錄下來(lái)，方便下次使用。

4.**設(shè)備關(guān)機(jī)**：

*按照設(shè)備說(shuō)明書(shū)規(guī)定的順序關(guān)閉電源，先關(guān)閉激光器，再關(guān)閉輔助設(shè)備和主電源。

5.**定期維護(hù)**：

*定期檢查激光器輸出穩(wěn)定性，必要時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)或更換。

*檢查振鏡系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度。

*檢查冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

*檢查氣路系統(tǒng)的密封性和氣體壓力。

*長(zhǎng)期停機(jī)或更換打標(biāo)材料后，重新進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。

**四、注意事項(xiàng)**

1.**安全防護(hù)**：

*激光具有潛在傷害性，操作時(shí)必須佩戴符合波長(zhǎng)和安全等級(jí)要求的激光防護(hù)眼鏡。

*打標(biāo)區(qū)域應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)識(shí)，非操作人員禁止進(jìn)入。

*處理激光防護(hù)眼鏡、光柵等安全防護(hù)用品時(shí)，注意不要觸摸透光面，避免污染。

*高功率激光器工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，注意防止?fàn)C傷。

*部分激光打標(biāo)過(guò)程可能產(chǎn)生煙霧或氣體，應(yīng)確保工作區(qū)域通風(fēng)良好，必要時(shí)佩戴呼吸防護(hù)裝置。

2.**材料兼容性**：

*不同材料對(duì)激光的吸收特性差異很大，即使是同一種材料，其表面狀態(tài)（氧化層、處理方式）也會(huì)影響打標(biāo)效果。在正式生產(chǎn)前，必須對(duì)目標(biāo)材料進(jìn)行打標(biāo)測(cè)試，確定最佳打標(biāo)參數(shù)。

*了解激光類型（如CO2激光、光纖激光、半導(dǎo)體激光）與常見(jiàn)材料的匹配性。例如，CO2激光主要用于非金屬材料（木材、塑料、皮革、玻璃），而光纖激光和半導(dǎo)體激光則更適合金屬。

3.**設(shè)備操作規(guī)范**：

*嚴(yán)禁在激光器運(yùn)行時(shí)調(diào)整光學(xué)元件或進(jìn)行清潔，防止激光傷害。

*嚴(yán)禁用手直接觸碰激光焦點(diǎn)或正在加工的材料表面。

*嚴(yán)格按照設(shè)備說(shuō)明書(shū)操作，不要超負(fù)荷運(yùn)行設(shè)備。

*定期檢查設(shè)備各部件的連接是否緊固，防止松動(dòng)造成意外。

**五、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法**

（一）打標(biāo)模糊或不清

1.**原因分析**：

*激光功率過(guò)低。

*打標(biāo)速度過(guò)快。

*焦距未調(diào)準(zhǔn)（焦點(diǎn)偏離表面）。

*光學(xué)元件（鏡頭、反射鏡）臟污或損壞。

*材料表面不平整或污染嚴(yán)重。

*氣體輔助系統(tǒng)故障或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（如CO2激光）。

2.**解決方法**：

*適當(dāng)提高激光功率。

*適當(dāng)降低打標(biāo)速度。

*重新調(diào)整焦距，確保激光聚焦在材料表面。

*清潔或更換光學(xué)元件。

*徹底清潔材料表面。

*檢查并調(diào)整氣體輔助系統(tǒng)，確保氣體供應(yīng)正常且壓力合適。

*檢查掃描振鏡是否抖動(dòng)或偏移，進(jìn)行校準(zhǔn)。

（二）打標(biāo)深度不均或過(guò)深/過(guò)淺

1.**原因分析**：

*焦距不準(zhǔn)確，焦點(diǎn)在不同高度時(shí)能量密度變化。

*材料表面不平整，導(dǎo)致激光焦點(diǎn)與實(shí)際打標(biāo)表面距離變化。

*激光功率不穩(wěn)定。

*打標(biāo)速度與功率匹配不當(dāng)。

*材料厚度變化。

2.**解決方法**：

*精確調(diào)整焦距，并考慮設(shè)置自動(dòng)聚焦功能。

*確保材料放置平整。

*檢查激光器輸出穩(wěn)定性，必要時(shí)更換激光器或進(jìn)行維護(hù)。

*優(yōu)化功率和速度的組合參數(shù)。

*對(duì)于厚度變化的材料，可能需要編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)或使用自動(dòng)升降平臺(tái)。

（三）光斑變形或散焦

1.**原因分析**：

*激光器輸出光束質(zhì)量差。

*光學(xué)系統(tǒng)（透鏡、反射鏡）安裝不當(dāng)、臟污或損壞。

*振鏡系統(tǒng)精度下降或機(jī)械故障。

*長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致光學(xué)元件發(fā)熱變形。

2.**解決方法**：

*檢查激光器本身是否需要維護(hù)或更換。

*重新安裝、對(duì)準(zhǔn)光學(xué)元件，確保清潔無(wú)損。

*檢查并校準(zhǔn)或維修振鏡系統(tǒng)。

*安裝有效的冷卻系統(tǒng)，防止光學(xué)元件過(guò)熱。

*定期進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的維護(hù)和校準(zhǔn)。

（四）打標(biāo)位置偏移

1.**原因分析**：

*初始校準(zhǔn)不準(zhǔn)確。

*打標(biāo)過(guò)程中材料移動(dòng)或振動(dòng)。

*掃描振鏡系統(tǒng)存在偏移。

*軟件中設(shè)置的偏移量不