Волоконный, UV или CO2 лазерный маркиратор: какой выбрать для металла, пластика и других материалов

Разберем, чем отличаются волоконный лазерный маркиратор, UV-маркиратор и CO2-система, какой вариант лучше подходит для металла, пластика и стекла и почему одного универсального лазера для всех материалов не существует.

Чем отличаются Fiber, UV и CO2 лазерные маркираторы

Главное техническое отличие - длина волны лазерного излучения. От нее во многом зависит, насколько эффективно поверхность поглощает энергию лазера и каким будет результат воздействия.

Типичный импульсный волоконный маркиратор работает в ближнем инфракрасном диапазоне около 1064 нм. Ультрафиолетовый UV-маркиратор обычно использует длину волны 355 нм. У CO2-лазеров широко применяется длина волны около 10,6 мкм, то есть примерно 10 600 нм.

Почему длина волны важнее мощности в ваттах

При выборе маркиратора часто сравнивают только мощность: 5, 20, 30 или 50 Вт. Но одинаковое количество ватт не означает одинаковое воздействие на материал. Материалы по-разному поглощают излучение различных длин волн. Если определенный материал плохо взаимодействует с выбранным диапазоном, простое увеличение средней мощности не обязательно обеспечит хороший результат.

Поэтому напрямую сравнивать, например, UV-маркиратор мощностью 5 Вт и волоконный маркиратор 30 Вт некорректно. Они предназначены для разных материалов и разных механизмов воздействия. На конечный результат влияют длина волны, средняя и пиковая мощность, длительность импульса, частота, скорость перемещения луча, размер сфокусированного пятна, количество проходов и точность установки фокуса.

Волоконный лазерный маркиратор 1064 нм

Волоконные лазерные маркираторы широко применяются в промышленности прежде всего для работы с металлическими поверхностями. Источник формирует лазерное излучение, которое через оптическую и сканирующую систему направляется на поверхность детали. Гальванометрический сканатор быстро перемещает луч по заданной траектории, а F-theta объектив фокусирует его в небольшое пятно. Благодаря этому можно получать тонкие линии, небольшие символы, логотипы, серийные номера и двумерные коды.

Какие материалы подходят для Fiber-маркиратора

В первую очередь волоконный лазер применяется для нержавеющей и углеродистой стали, алюминия и его сплавов, анодированного алюминия, титана, латуни и других металлических изделий. В зависимости от материала и настроек можно изменить внешний вид поверхности, удалить лакокрасочный или анодированный слой либо физически удалить небольшое количество материала и получить гравировку.

Волоконным лазером также можно маркировать некоторые пластики. Однако результат здесь в значительной степени зависит от конкретного полимера, его цвета, пигментов, наполнителей и специальных лазерных добавок. Поэтому утверждение «Fiber подходит для пластика» само по себе недостаточно. Два внешне похожих пластиковых изделия могут реагировать на один и тот же лазер совершенно по-разному.

Какие задачи решает волоконный лазер

На металлические детали можно наносить серийные номера, артикулы, логотипы, технические обозначения, шкалы, даты изготовления, штрихкоды, QR-коды и Data Matrix. Если основная задача предприятия связана именно с маркировкой металлических изделий, волоконный лазерный маркер в большинстве случаев является наиболее логичной отправной точкой при выборе оборудования.

UV лазерный маркиратор 355 нм

UV-маркираторы работают на более короткой длине волны - 355 нм. Такое излучение эффективно поглощается многими материалами и позволяет получить небольшой размер сфокусированного пятна. Поэтому ультрафиолетовые системы применяются там, где особенно важны высокая детализация, аккуратные границы символов и снижение нежелательного теплового воздействия на окружающую область.

Типичные задачи - маркировка пластиковых деталей, электронных компонентов, медицинских изделий, стекла, тонких элементов и поверхностей, которые могут деформироваться или плавиться при сильном локальном нагреве.

Что означает «холодная маркировка»

В описаниях UV-оборудования часто используется термин «холодная маркировка». Его не следует понимать буквально как полное отсутствие тепловых процессов.

Смысл заключается в том, что коротковолновое излучение может эффективно взаимодействовать с материалом и позволяет уменьшить зону нежелательного теплового воздействия по сравнению с рядом других способов лазерной обработки.

Это особенно важно для тонких пластиков, мелких электронных компонентов и изделий, где деформация поверхности недопустима.

Когда UV предпочтительнее, чем Fiber

UV имеет смысл рассматривать, если волоконный лазер приводит к оплавлению пластика, вспучиванию, заметному изменению фактуры или не позволяет получить требуемую детализацию. Преимущество UV также может проявляться при нанесении очень маленьких QR-кодов, Data Matrix и микротекста, где особенно важны размер пятна и четкость границ.

CO2 лазерный маркиратор: где применяется?

CO2-лазеры работают в значительно более длинноволновом инфракрасном диапазоне. Одна из наиболее распространенных длин волн - около 10,6 мкм, или 10 600 нм.

Такое излучение хорошо взаимодействует со многими неметаллическими материалами. CO2-системы используют для дерева, стекла, резины, кожи, некоторых пластиков, пленок, упаковочных материалов и других органических поверхностей.

Почему CO2 обычно не выбирают для прямой маркировки металла

Для нанесения серийных номеров, логотипов и Data Matrix непосредственно на стальную, алюминиевую или титановую деталь стандартный CO2-маркиратор обычно менее удобен, чем волоконная система 1064 нм. Поэтому если основная продукция предприятия изготовлена из металла, в первую очередь рассматривают волоконный (Fiber). Если же значительная часть изделий выполнена из дерева, стекла, кожи или других неметаллических материалов, целесообразно рассматривать CO2.

Fiber, UV или CO2 - сравнение по материалам

Абсолютной таблицы совместимости для всех материалов не существует. Особенно это касается полимеров: результат может существенно меняться в зависимости от состава, пигмента, наполнителя и даже конкретной партии сырья.

Тем не менее следующую таблицу можно использовать для предварительного выбора технологии.

Какой лазерный маркиратор выбрать для металла

Для постоянной маркировки большинства металлических изделий основным промышленным решением является волоконный лазерный маркиратор с длиной волны около 1064 нм. Он применяется для стали, нержавеющей стали, алюминия, титана, латуни и многих других металлических изделий. В зависимости от режима можно получить контрастную маркировку, удалить покрытие или выполнить гравировку.

Именно к этому классу относятся лазерные маркираторы HYPOWER. Они предназначены прежде всего для работы с металлическими деталями, корпусами, инструментом, шильдами и другой промышленной продукцией. Если требуется наносить маркировку непосредственно на крупные, тяжелые или уже установленные изделия, удобно использовать ручные портативные лазерные маркираторы. Если необходимо разобраться, чем лазерная маркировка отличается от гравировки и когда для металла нужен именно маркиратор, подробнее об этом читайте в статье «Лазерный маркиратор и лазерный гравер: в чем разница и что выбрать для металла» .

Какой лазер выбрать для пластика

С пластиками ситуация значительно сложнее. Не существует одного типа лазера, который можно считать лучшим для любого полимера. Если материал хорошо взаимодействует с излучением 1064 нм и позволяет получить необходимый контраст без повреждения поверхности, волоконный маркиратор может оказаться эффективным и производительным решением.

Если же пластик плавится, вспучивается, деформируется или требуется особенно мелкая маркировка, стоит рассматривать UV 355 нм. CO2 также применяется для определенных видов пластика, особенно если необходим выраженный термический эффект или удаление поверхностного слоя. Поэтому для пластика особенно важна пробная маркировка реального образца, а не выбор оборудования только по общему названию материала.

Какой лазер подходит для стекла

Для маркировки стеклянных изделий чаще рассматривают UV и CO2. Эти технологии имеют разные механизмы воздействия и позволяют получать различный характер изображения.

UV подходит для точной маркировки небольших элементов и задач, где необходимо снизить нежелательное тепловое влияние. CO2 широко применяется для формирования матового или гравированного изображения на поверхности стекла.

Стандартный волоконный маркиратор 1064 нм не следует считать универсальным решением для стекла.

Что выбрать для QR-кодов и Data Matrix

Специального «лазера для QR-кода» не существует. Тип источника выбирают прежде всего по материалу изделия.

Для металлических деталей QR и Data Matrix обычно наносят волоконным лазером. Для чувствительного пластика и очень маленьких кодов может оказаться предпочтительнее UV. Для некоторых упаковочных и неметаллических материалов используется CO2.

На читаемость двумерного кода влияют контраст, физический размер отдельного модуля, качество фокусировки, стабильность положения детали и параметры лазерной обработки. Чем меньше сам код, тем выше требования к диаметру сфокусированного пятна и точности настройки оборудования.

Fiber или UV - что лучше

Fiber и UV нельзя считать прямыми конкурентами для всех задач. Каждая технология имеет свою область, где ее применение наиболее рационально.

Fiber или CO2 - что выбрать

Если основная задача связана со сталью, алюминием, латунью, титаном и другими металлическими деталями, чаще выбирают Fiber.

Если необходимо работать преимущественно с деревом, стеклом, кожей, резиной, упаковочными материалами и другими неметаллическими поверхностями, стоит рассматривать CO2.

Таким образом, вопрос «Fiber или CO2» решается не сравнением мощности. Сначала необходимо определить, какая длина волны эффективнее взаимодействует с конкретным материалом.

Почему MOPA - это не отдельный тип лазера наряду с Fiber, UV и CO2

Термин MOPA часто встречается при выборе оборудования, поэтому его иногда воспринимают как еще один отдельный тип маркиратора. Это не совсем правильно.

MOPA характеризует архитектуру импульсного источника и возможности управления параметрами импульса. При этом MOPA-маркиратор может оставаться волоконной системой и работать примерно в том же диапазоне 1064 нм.

Основное преимущество такой архитектуры - более широкий диапазон настройки длительности и других параметров импульсов. Это расширяет возможности при выполнении специальных видов маркировки и работе с материалами, чувствительными к режиму воздействия.

Поэтому корректнее сравнивать не «MOPA или Fiber», а стандартный волоконный источник и волоконный источник с архитектурой MOPA.

Можно ли выбирать маркиратор только по мощности

Нет. Сначала выбирается подходящая технология, а затем необходимая мощность внутри выбранного класса оборудования.

Например, UV-маркиратор мощностью несколько ватт может обеспечить лучший результат на определенном чувствительном пластике, чем гораздо более мощный Fiber. В то же время для производительной маркировки и гравировки металлических деталей волоконный источник будет значительно более подходящим.

После того как определено, что для задачи нужен именно Fiber, уже имеет смысл сравнивать волоконные модели 20, 30 и 50 Вт с учетом производительности и характера воздействия на материал.

Как выбрать лазерный маркиратор под свою задачу

Выбирать оборудование удобнее не от названия модели, а от изделия, которое необходимо маркировать.

1. Определите материал.
Металл, пластик, стекло, дерево, резина, окрашенная поверхность или материал с другим покрытием.

2. Определите требуемый результат.
Нужна контрастная маркировка, изменение цвета поверхности, удаление покрытия или физическое углубление материала.

3. Оцените допустимое тепловое воздействие.
Для массивной металлической детали локальный нагрев обычно менее критичен, чем для тонкого пластикового корпуса или небольшого электронного компонента.

4. Определите минимальный размер элементов.
Чем меньше текст, QR-код или модуль Data Matrix, тем выше требования к пятну, оптике и точности фокусировки.

5. Учитывайте производительность.
Требования к единичной маркировке и к поточному производству нескольких тысяч деталей будут различаться.

6. Определите способ работы с изделием.
Для небольших деталей удобна стационарная система. Если изделие тяжелое, крупногабаритное или уже установлено на оборудовании, практичнее может оказаться ручная маркирующая головка.

Итог: Fiber, UV или CO2

Универсального лазерного маркиратора, который одинаково хорошо работает со всеми материалами, не существует.

Если предприятие в основном занимается маркировкой металлических деталей, наиболее логичной отправной точкой является волоконный лазерный маркиратор 1064 нм. Для чувствительных пластиков, микроэлектроники и задач с высокими требованиями к детализации стоит рассматривать UV 355 нм. Для дерева, стекла и ряда органических или других неметаллических материалов чаще применяется CO2.

При этом окончательный выбор желательно подтверждать тестированием реального образца. Даже материалы с одинаковым названием могут иметь различный состав, покрытия и добавки и поэтому по-разному взаимодействовать с лазерным излучением.

Для промышленной маркировки металла в каталоге HYPOWER представлены волоконные лазерные маркираторы мощностью 20, 30 и 50 Вт, в том числе ручные и портативные модели для маркировки крупногабаритных и труднодоступных изделий.

Часто задаваемые вопросы