塑料標刻應用中 激光光源該如何選技與調整

　　ICCSZ訊   （文章來(lái)源于杰普特）杰普特上篇發(fā)布文章中描述了塑料標刻時(shí)，材料根據材質(zhì)不同，可能會(huì )發(fā)生的五種變化，本文則介紹塑料標刻應用中，激光光源的一些知識。

　　市面常見(jiàn)的激光器分為幾種，分別為紫外光激光器、綠光激光器、紅外光激光器，而紅外光又分近紅外光(如波長(cháng)1064nm的YAG激光器，光纖激光器)和遠紅外光(如波長(cháng)10640nm的CO2激光器)。

　　目前公認的塑料標識原理有以下兩種：

　　“冷加工”是指利用具有很高負能量的光子，能夠打斷材料(特別是有機材料)或者周?chē)橘|(zhì)內的化學(xué)鍵，讓激光與材料之間發(fā)生非熱效應破壞，對被加工物的表面和附近區域不產(chǎn)生加熱或者熱變形等作用。這種“冷加工”在激光標記加工中具有特殊的意義

　　而上文曾提到“足夠短的波長(cháng)能使材料分子解離，導致顏色變化，是最完美的效果”，所說(shuō)的就是“紫外光激光器”(波長(cháng)355nm)所能達到的效果。

　　“熱加工”是指將具有較高能量密度的激光束(集中的能量流)，照射在被加工的材料表面上，讓材料表面吸收激光能量，然后在照射區域內產(chǎn)生熱激發(fā)過(guò)程，從而使材料表面(或者涂層)溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現象。

　　“熱加工”常用的激光器是波長(cháng)為1064nm的激光器，如YAG激光器，光纖激光器等。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現在的紅外光激光器已可靈活的控制一些激光參數，通過(guò)調整這些參數，在某些材料上能打出不輸于紫外光激光器做出來(lái)的效果。另因光纖激光器相對于傳統激光器來(lái)說(shuō)，有著(zhù)不可比擬的優(yōu)勢，如體積小，重量輕，穩定性強，免維護，采用風(fēng)冷技術(shù)，光束質(zhì)量好等。下面將著(zhù)重說(shuō)明1064nm波長(cháng)的光纖激光器。

　　1064nm光纖激光器參數調整對塑料標識的影響

　?、?脈寬

　　脈寬全稱(chēng)為激光脈沖寬度，是指一束光作用在材料表面的時(shí)間，因此是一個(gè)時(shí)間衡量參數。對于塑料來(lái)說(shuō)，激光作用在表面的時(shí)間長(cháng)短非常重要：太短的時(shí)間，則沒(méi)有足夠的能量發(fā)生反應，只有一些很淡的、起泡的淺色標記;過(guò)長(cháng)的時(shí)間又會(huì )出現嚴重碳化、燒蝕裂縫等現象。因此選擇一個(gè)恰到好處的脈寬，才能使塑料表面發(fā)生適當的變化，得到我們想要的效果。激光脈寬是否可調節成為了一項判斷激光器能否很好的處理塑料產(chǎn)品的很重要的參考條件。

　?、?頻率

　　頻率又叫激光重復頻率，意指每秒鐘激光發(fā)射出多少束光。通常激光頻率的高低，對應著(zhù)激光掃描速度的快慢。但是，頻率越高也代表著(zhù)每束光之間的間隔越短，塑料是一種熱的不良導體，散熱性能通常都不太理想，過(guò)高的頻率會(huì )產(chǎn)生熱積累，這種熱積累并不是我們想要的，它會(huì )使材料及介質(zhì)周邊出現“熱損傷”，不該標刻的地方也會(huì )出現氣泡、熔融再冷固、燒蝕下陷等現象。因此，加工時(shí)應根據每種塑料對應的熔點(diǎn)的不一樣，選擇合適的頻率，來(lái)達到效果與效率兼得。對于激光器來(lái)說(shuō)，擁有足夠的激光頻率調節范圍會(huì )給塑料標刻帶來(lái)更大的可能性。

　?、?光束質(zhì)量

　　光束質(zhì)量M2是激光器重要的參數，是激光發(fā)出的實(shí)際光束與理論計算的光束質(zhì)量之間的比值，這個(gè)比值越接近1越好，數值越大意味著(zhù)光束質(zhì)量越差，它的好壞最直接的影響就是激光通過(guò)聚焦后的能量分布，優(yōu)秀的光束質(zhì)量會(huì )讓激光聚焦之后集中且均勻，差的光束質(zhì)量聚焦后偏大且發(fā)散。M²越差那么有效可用的熱能就會(huì )較少，多余的熱能就會(huì )致使塑料標刻的產(chǎn)生我們不想要的“熱影響區域”，使效果更趨向于差的方向。

　?、?峰值功率

　　激光峰值功率是指一束光瞬間能達到的最大功率，越高的峰值功率，則有效可用的激光能量就越多，相對應的產(chǎn)生的余熱就越少，能使材料在不變形，不熔化的狀態(tài)下發(fā)生汽化或者碳化。其機理與光束質(zhì)量有點(diǎn)類(lèi)似。

　　綜上所述，對于塑料這種材質(zhì)而言，加工時(shí)可選的激光光源有多種，紫外光、綠光、紅外光都能勝任，而當我們決定選擇使用1064nm的紅外光激光去做塑料標刻時(shí)，如果這個(gè)激光器能擁有脈寬調節功能、較大的頻率調節范圍，同時(shí)光束質(zhì)量能足夠好，峰值功率足夠高，這樣更易于調出一個(gè)滿(mǎn)意的效果。