光纤激光打标机是用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光打标机近年来成为激光物理研究的一个热门,它被一致认为是有可能全面替代固体激光器的新一代产品。光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
光纤激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或者是通过光能导致表层物质的物理变化而"刻"出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字、条形码等各类图形。
应用研究
光纤激光器成为激光物理研究的一个热门,它被一致认为是全面替代固体激光器的新一代产品。光纤激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字、条形码等各类图形。
所谓光纤激光打标机是指该款打标机使用的是光纤激光器,光纤激光器具有体积小(无水冷装置,使用风冷)、光束质量好(基模)、免维护等特点。
主要由激光器、振镜头、打标卡三部分组成,采用光纤激光器生产激光的打标机,光束质量好,其输出中心为1064nm,整机寿命在10万小时左右,相对于其他类型激光打标器寿命更长,电光转换效率为28%以上,相对于其他类型激光打标机2%-10%的转换效率优势很大,在节能环保等方面性能卓著。
主要特点
光纤激光打标机系列光纤激光打标机为当今国际上最先进激光标记设备,具有光束质量好,体积小、速度快、工作寿命长、安装灵活方便以及免维护等特点。广泛用于是集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以及军用事等众多领域图形和文字的标记,以及大批量生产线作业。德国IPG光纤激光器,国际最新型,最可靠结构,体积小巧(约台式电脑主机大小),耗电量小,无高电压无需庞大的水冷系统(仅需约300W),光束质量高,接近理想光束,USB接口输出控制,光学扫描振镜,激光重复频率高,高速无畸变。
组成结构
激光电源
光纤激光打标机激光电源是为光纤激光器提供动力的装置,其输入电压为AC220V的交流电。安装于打标机控制盒内。
光纤激光器
光纤激光打标机采用进口脉冲式光纤激光器,其输出激光模式好使用寿命长,被设计安装于打标机机壳内。
振镜扫描系统
振镜扫描系统是由光学扫描器和伺服控制二部分组成。整个系统采用新技术、新材料、新工艺、新工作原理设计和制造。
光学扫描器采用动磁式偏转工作方式的伺服电机。具有扫描角度大、峰值力矩大、负载惯量大、机电时间常数小、工作速度快、稳定可靠等优点。精密轴承消隙机构提供了超底轴向和径向跳动误差;“电子扭力棒”取代传统弹性材料扭力棒,大大提高了使用寿命和长期工作的可靠性;任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗,又减少了器件的发热效应,省却了恒温装置;先进的高稳定性精密位置检测传感技术提供高线性度、高分辨率、高重复性、低漂移的性能。
光学扫描器分为X方向扫描系统和Y方向扫描系统,每个伺服电机轴上固定着激光反射镜片。每个伺服电机分别由计算机发出数字信号控制其扫描轨迹。
聚焦系统
聚焦系统的作用是将平行的激光束聚焦于一点。主要采用f-θ透镜,不同的f-θ透镜的焦距不同,打标效果和范围也不一样,光纤激光打标机选用进口高性能聚焦系统,其标准配置的透镜焦距f=160mm,有效扫描范围Φ110mm。用户可根据需要选配型号的透镜。
可选配的F-θ透镜有:
f=100mm,有效聚焦范围Φ65mm。
f=160mm,有效聚焦范围Φ110mm。
计算机控制系统
计算机控制系统是整个激光打标机控制和指挥的中心,同时也是软件安装的载体。通过对声光调制系统、振镜扫描系统的协调控制完成对工件打标处理。
光纤激光打标机的计算机控制系统主要包括机箱、主板、CPU、硬盘、内存条、D/A卡、软驱、显示器、键盘、鼠标等。
性能特点
光束质量好、聚焦光斑细小,非常适用于精密加工以及超精细加工
使用范围广
热影响区域小,不会产生机械效应。
标记速度快、效率高
整机性能稳定,体积小、功耗低
应用领域
广泛适用于集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以及军用事等众多领域图形和文字的标记,以及大批量生产线作业。
冷水机
作为光纤激光打标机配套冷却设备,冷水机确保了光纤激光打标机在恒温状态下,正常运作。光纤激光打标机专用冷水机属于制冷型工业冷水机,具有恒温与智能调温两种工作模式,温控精确度达±0.1℃。
技术参数:
一站式全自动智能温度控制:不同的环境,用户无需更改即可自动切换到合适的控制温度;
配有加热器和净化水质配置。
应用研究
光纤激光器的研究从上个世纪80年代末就已经开始,由于其能够产生超短脉冲,有着十分广阔的应用前景,所以世界各国对光纤激光器研究表现出了极大的热情。与其他类型激光器相比,光纤激光器具有可靠性高、结构简单、价格低廉,免维护,转换效率高等突出优点。
国内在这一领域的研究开展的也比较早,不论是理论上还是实验上,都取得了不少研究成果。不过,与国外相比,还存在较大的差距。特别是针对高性能光纤激光器的研究相对较少,实用化方面所做的工作也远远不够,效果也不是很理想。因此,很有必要进一步加强对被动锁模光纤激光器的研究。
1963年,Snitzer首次报道了掺Nd,十的光纤激光器,至此掀开了研究光纤激光器的热潮。尤其是近几年来,随着光纤设计和制作上取得的进展,光纤激光器的输出不断增大,单个光纤器件的CW输出功率已从百瓦级上升到千瓦级。同时,具有大包层直径和大数值孔径的高品质光纤在制作技术上的改善,使它很容易实现与二级管泵浦功率的有效藕合。
光纤激光器最显著的优势是具有极高的泵浦效率。一般情况下泵浦转换效率为70%-75%,比工业用二级管泵浦的固体激光器(DPSSL)高得多。如此高的转换效率降低了激光器系统制冷和功率需要,能够比传统固体激光器的结构更为紧凑,加之全光纤结构可提供非常坚固和高可靠的封装设计。而且,光纤激光器可显著增强输出的光束质量。另一个重要的优势在于:光纤激光器技术可大大延长器件寿命(与目前的DPSSL相比),该优势已使近几年关注光纤激光器的工业激光器公司不断增大投人,因为从应用层面上讲长期可靠性工作非常重要。
光纤激光器还具有其他优势:由于光纤激光器的激光介质本身就是导波介质,祸合效率高;光纤激光器可方便地与目前的光纤传输系统高效连接;纤芯可做得很细,能实现高功率密度;光纤的散热性能好,因此光纤激光器具有很高的转换效率以及很低的阂值;光纤激光器的输出波长涵盖范围极广,从400一3400nm,可满足各方面的应用需求,在工商业、通信、军事、医学等方面都有很好的应用前景。
未来优势
主要优势
玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势;
玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配,这是由于玻璃基质Stark分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故;
玻璃材料具有极低的体积面积比,散热快、损耗低,所以上转换效率较高,激光阈值低;
输出激光波长多:这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多;
可调谐性:由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。
由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点,这是传统激光器无法比拟的。
光纤导出,使得激光器能轻易胜任各种多维任意空间加工应用,使机械系统的设计变得非常简单。
胜任恶劣的工作环境,对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。
不需热电制冷和水冷,只需简单的风冷。
高的电光效率:综合电光效率高达20%以上,大幅度节约工作时的耗电,节约运行成本。
高功率,商用化的光纤激光器是六千瓦。
优势分析
激光打标机技术作为一种现代精密加工方法,与腐蚀,电火花加工,机械刻划,印刷等传统的加工方法相比,具有以下的优势:
1.采用激光做加工手段,与工件之间没有加工力的作用,具有无接触,无切削力,热影响小的优点,保证了工件的原有精度。同时,对材料的适应性较广,可以在多种材料的表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好;
2.激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质,形状,尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工和特殊面加工。且加工方式灵活,既可以适应实验室式的单项设计的需要,也可以满足工业化大批量生产的要求;
3.激光刻划精细,线条可以达到毫米到微米量级,采用激光标刻技术制作的标记仿造和更改都非常困难,对产品防伪极为重要;
4.激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,可以打出各种文字,符号和图案,易于用软件设计标刻图样,更改标记内容,适应现代化生产高效率,快节奏的要求;
5.激光加工没有污染源,是一种清洁无污染的高环保加工技术;
日常维护
本机不工作时,应切断打标机和计算机电源。
本机不工作时,将场镜镜头盖盖好,防止灰尘污染光学镜片。
本机工作时电路呈高压状态,非专业人员,切勿在开机时检修,以免发生触电事故。
本机出现任何故障应立刻切断电源。
设备长时间使用,空气中的灰尘将吸附在聚焦镜下端表面上,轻者会降低激光器的功率,影响打标效果;重者造成光学镜片吸热过温以致炸裂。当打标效果不佳时,应仔细检查聚焦镜表面是否被污染。
如果是聚焦镜表面被污染,应卸下聚焦镜清洗其下端表面。
卸下聚焦镜应特别小心,注意不要碰坏或摔伤;同时,也不要用手或其他物品触及聚焦镜镜面。
清洗的方法是将无水乙醇(分析纯)与乙醚(分析纯)按3:1的比例混合,用长纤维棉签或镜头纸侵入混合液,轻轻擦洗聚焦镜下端表面,每擦试一面,须更换一次棉签或镜头纸。
在打标机工作过程中,不得挪动打标机,以免损坏机器。
打标机上不要覆盖堆或放其他物品,以免影响机器散热效果。
应用行业
有很多人对激光打标机并不是很了解,所以会分不清楚会用在什么行业,也不清楚自己的行业会不会用到,其实激光打标机应用非常广泛,就概念来讲,有用到打标就能用到激光打标机,但具体还是要针对材料来定,有的材料只需要印刷上去的就不需要用到激光了,因为激光是精细打标。
如果用在精糙的工件上就有点大材小用了,但如何知道什么产品适合用激光打标机,那就来具体举例一下;在五金行业,扳手,量具,卫浴洁具、不锈钢餐具,医疗器械,箱包,皮包,礼品行业也有众多,如金属礼品,木盒,U盘,笔记本,钟表仪器行业的金属表壳、表底、眼镜架、仪器仪表及面板,此外还有包装行业和电子通讯行业的手机外壳、电子元器件的激光打标。
所以通过这些我们知道激光打标机是有广大的市场前景的,而这个市场还有待去再开发,再挖掘,所以激光打标机企业应该要树立榜样,做好品质,去打开市场,在为顾客解决问题时也带来利润,所以在将来将会有更大的发展空间和更好的市场前景.所以做好当下,放眼未来是迎合市场,创造业绩的良好开端。
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