UV Lazer Markalama: Plastik, Cam ve PCB'ler için Soğuk Markalama

Geçen yıl bir Alman ambalaj firması bize siyah polikarbonat konnektörler gönderdi. 20 W'lık fiber markalama cihazları her seri numarasını bir krater haline getirmişti ve metnin etrafındaki plastik bir hafta içinde sararıp çatlamıştı.

Polikarbonat 1064 nm'de neredeyse hiç ışık absorbe etmez, bu yüzden ışın ısıyı malzemenin içine yığdı. Sorun güç değil, dalga boyuydu.

355 nm'de aynı konnektör fikstürden soğuk çıkar ve alkol silmesine dayanan beyaz bir kod taşır. Bu değişim,
UV lazer markalama
işte budur ve eşdeğer bir fiber markalama cihazının iki ila üç katı maliyettedir.

355 nm Neden Pişirmek Yerine Keser

1064 nm'lik bir fiber fotonu 1,17 eV enerji taşır. 355 nm'lik bir foton ise birkaç nanosaniyelik bir darbe içinde neredeyse üç katı, 3,49 eV taşır.

Polimer kimyası çıtayı belirler. Bir karbon-karbon omurga bağı kopmak için yaklaşık 3,6 eV, bir C-Cl bağı 3,4 eV, bir C-N bağı ise 3,0 eV civarında enerji gerektirir ve 355 nm'lik bir foton tam bu eşiğe denk gelir. Odak içinde iki foton üst üste bindiğinde enerji bu eşiği aşar, böylece polimer erimek yerine uçucu parçalara ayrılır. Sektörde buna soğuk lazer markalama denir.

Fiber ise diğer yolu izler. Plastikler ve şeffaf cam 1064 nm'de neredeyse saydamdır, bu yüzden enerji ısı olarak yayılır ve malzeme kaldırma işlemi termal ablasyona dönüşür: yeniden katılaşmış bir yüzey tabakası ve yüzlerce mikron derinliğinde ısıdan etkilenmiş bir bölge. 2 mm'lik bir duvarda bu, parçayı çarpıtır.

Odaklanma ikinci avantajdır. Nokta boyutu dalga boyuyla ölçeklenir, bu yüzden aynı 110 mm'lik lens üzerinden bir UV ışını, kızılötesi bir ışının çapının yaklaşık üçte biri kadar, 10 ila 20 µm'ye iner.

UV'nin Neyi İyi İşaretlediği ve Poliolefin Sürprizi

ABS, PC, PS, PET ve sert PVC, pigment yerine kontrollü yüzey ayrışmasıyla kendi başlarına yüksek kontrast elde eder; koyu renklerde beyaz, doğal renklerde koyu. Cam için UV lazer kazıma makinesi, çizmenin neden olduğu mikro çatlaklar olmadan mat, dokunulabilir bir iz bırakır. Anodize alüminyum, toz boya, boyalı çelik ve PCB lehim maskesi çok düşük güçte kontrollü bir derinliğe kadar soyulur; ancak fotoğraflanabilir lehim maskesi UV'ye duyarlıdır ve bir doğrulama paneli gerektirir. PE ve PVC borular, PET blister film ve kaplı folyo temiz bir şekilde işaretlenir; tıbbi cihaz ambalajı projeleri için lazer işaretlemenin çoğu bu alana denk gelir.

Sonra insanları yanıltan grup var. Düz HDPE ve PP, 355 nm'de veya 1064 nm'de işe yarar hiçbir şey işaretlemez, çünkü reçinenin bu dalga boylarında absorpsiyonu ve tepki verecek bir kromoforu yoktur. Siyah bir HDPE kapakta soluk, parlak bir çizik elde edersiniz.

HDPE lazer işaretleme ancak reçine lazer duyarlı bir katkı maddesi taşıdığında gerçek olur: kalıplamadan önce pelet içine %0,5 ila %2 ağırlık oranında yüklenen ve bileşik haline getirilen bir masterbatch. Katmanlı çift hidroksit ve metal tuzu paketleri olağan kimyasallardır.

Yani bu bir satın alma değil, tasarım kararıdır. Eğer 500.000 kapak zaten depoda ise, bir
UV lazer işaretleme makinesi
plastik için onları kurtarmayacaktır. Bir etiket yazdırın veya şuraya bakın:
plastik parçalar için ürettiğimiz makineler
.

Güç ve Alan Boyutu: Her Watt Aslında Ne Sağlar

Bu sınıftaki UV kaynakları 3, 5, 10 ve 15 W olarak sunulur. Watt değeri, işaretin ne kadar ince olduğunu değil, saniyede ne kadar malzeme dönüştürdüğünüzü belirler; inceliği lens sağlar.

Alan boyutu, alıcıların hayal kırıklığına uğradığı yerdir. F=110 mm lens yaklaşık 70x70 mm, F=160 mm lens 110x110 mm ve F=254 mm lens 175x175 mm alan sağlar; güç yoğunluğu düştükçe nokta boyutu 15 µm'den 40 µm'ye çıkar.

Bu denge kaçınılmazdır. 2 mm'lik bir kod kısa lens ister, 150 mm'lik bir şişe uzun lens ister ve aradaki her şey iki indeksli geçiş ve görünür bir birleşim yeri gerektirir.

Hız, Çevrim Süresi ve Verimin Gerçekte Nereye Gittiği

Galvo hızı 700 ila 2.000 mm/s arasında çalışır ve çıktınızı neredeyse hiç belirlemez.

Ortalama güç belirler. 5 W'ta her saniye sabit bir enerji bütçeniz vardır ve tarama aralığı bunu harcar: 10x10 mm dolu bir blokta 0,03 mm tarama aralığı yaklaşık 330 geçiş anlamına gelir ve 0,01 mm süreyi üçe katlar. 2x2 mm bir Data Matrix 0,2 ila 0,4 saniyede, 20x20 mm bir logo 4 ila 8 saniyede ve 40 mm buzlu bir şişe 10 W'ta 6 ila 12 saniyede işlenir.

Elleçleme bunun üzerine eklenir. Manuel bir tezgahta 6 saniyelik bir markalama, kapağı açıp parçayı yerleştirip kapattığınızda 20 saniyelik bir çevrime dönüşür. Konveyör üzerinde bölünmüş bir kafa ile lazer süresi çevrim süresidir ve aynı kafa saatte 8.000 ila 15.000 küçük parça işler.

Kontrast Kontrolü ve Duman Emişi

Siyah PC veya siyah ABS üzerinde beyaz marka bir köpüktür. Işın ince bir yüzey katmanını ayrıştırır ve kaçan gaz, ışığı geri saçan mikro boşluklar bırakır. Darbe başına enerjiyi düşük tutun, frekansı 60 veya 100 kHz'e yükseltin ve %90 güçte tek geçiş yerine %40 güçte üç geçiş yapın. Sıcak tek geçiş, yükseltilmiş bir çıkıntı ve aylar içinde pullanma bırakır.

Açık ve doğal renkli plastikler karbonlaşmaya dönerek koyu iz bırakır. 0,01 ila 0,02 mm arası tarama yoğunluğu dolgun bir alan sağlar ve 0,1 ila 0,3 mm odak kayması lekeyi genişletip tonu yumuşatır.

Dayanıklılık dürüst bir cümleyi hak ediyor: köpüklü beyaz bir iz, paslanmaz çeliğe tavlanmış fiber ize göre o kadar sert değildir. On yıllık etiket ömrü vaat etmeden önce alkolle silin ve bantlayın.

Emiş isteğe bağlı değildir. PVC ağırlıkça yaklaşık yüzde 57 klordur ve ablasyon sırasında hidrojen klorür açığa çıkarır; HCl artı nem ise hidroklorik asittir. Bu, lens kaplamalarına ve galvo aynalarına saldırır. Emiş yapılmayan PVC'de 10 W'lık bir kafanın çıkış penceresini bir yıl içinde kaybettiğini gördük, bu yüzden PVC alkali yıkama aşaması ve özel bir kanal gerektirir.

ABS stiren ve akrilonitril yayar, PC fenol izleri salar ve her ikisi de HEPA H13 artı karbon ister. Ucuz bir kabinin içindeki 60 m3/h emiciye göre değil, nozulda 200 ila 400 m3/h için boyutlandırın.

Kaynak Ömrü ve Makine Yapılandırması

355 nm'lik bir kaynak, fiber modül kadar uzun dayanmaz. Nominal çıkışta 15.000 ila 20.000 saat bekleyin; fiber için bu süre yaklaşık 100.000 saattir.

Çıkış durmadan önce zayıflar. Yaklaşık 12.000 saatte kontrastı korumak için gücü kademeli olarak artırmaya başlarsınız, bu yüzden devreye alma ayarlarınızı kaydedin ve her 2.000 saatte bir yeniden kontrol edin.

Değiştirme, insanları yakalayan maliyettir. 5 W'lık bir modül 2.500 ila 4.000 USD, 10 W'lık bir modül ise 4.000 ila 7.000 USD, artı montaj: nominal ömür boyunca saat başına 20 ila 30 sent; iki vardiyalı bir hatta önemsiz, günde kırk parçada ise haklı çıkarması zor.

Yapılandırma da önemlidir. Masaüstü bir ünite, lazeri, galvo'yu ve kontrolleri manuel bir kapının arkasındaki tek bir kabine yerleştirir; bu, küçük parçalarda parti işleri için uygundur. Ayrık kafa, 2 ila 3 m'lik bir bağlantı kablosu üzerinde durur; böylece bir güvenlik muhafazasının içine cıvatalanabilir, bir konveyörün üzerine yerleştirilebilir veya bir robot bileğine asılabilir ve bir hatta entegre eden alıcılar genellikle
ayrık tip UV markalama kafası
.

SSS

UV lazer kaynağı ne kadar dayanır?
Nominal çıkışta 15.000 ila 20.000 saat bekleyin. Çıkış, yaklaşık 12.000 saat işaretinden itibaren kademeli olarak azalır, bu nedenle kontrastı korumak için gücü hafifçe artırırsınız.

UV lazer, katkı maddesi olmadan HDPE'yi işaretleyebilir mi?
Hayır ve bu, en çok karşılaştığımız yanlış anlamadır. Sade HDPE ve PP'nin 355 nm'de absorpsiyonu yoktur, bu nedenle okunabilir bir işaret yerine soluk parlak bir çizik elde edersiniz. Çözüm, ağırlıkça yüzde 0,5 ila 2 oranında bir masterbatch'tir.

Plastikler için hangi watt değerine ihtiyacım var?
5 W çoğu plastik ve kaplamalı metal markalama için yeterlidir; tıbbi boru ve küçük 2D kodlar dahil. Daha yüksek verim veya daha ağır cam işleri için 10 W'a geçin. 3 W dolu alanlarda güç yetmez ve 15 W daha büyük bir modül maliyeti getirir.

UV markalama yüzeye zarar verir mi?
Kızılötesi markalamadan daha az, ancak sıfır değil. HAZ tipik olarak 10 ila 50 µm arasındadır ve parça fikstürden ortam sıcaklığında çıkar; bu nedenle süreç ince duvarlar için uygundur. Yine de doğrulayın: alkol silme, bant testi, aşınma spesifikasyonu.

UV lazer metali markalayabilir mi?
Kaplamalı ve anodize metal üzerinde evet, hem de son derece iyi. Çıplak metal farklı bir konudur: UV, birkaç mikron derinliğinde mütevazı kontrastlı sığ bir iz bırakır. Derin gravür, büyük parçalar veya yüksek hacimli metal markalama için fiber veya MOPA kaynağı doğru araçtır.

UV'nin Kaybettiği Yerler ve Yerini Aldığı Şeyler

3 mm çelikte 0,3 mm gravür derinliğine ihtiyacınız varsa, UV cevap değildir. UV kafası metal üzerinde geçiş başına mikron kaldırırken, fiber kaynağı milimetrenin onda birini kaldırır. Paslanmaz çelik üzerinde metal renk çalışması bir
MOPA lazer markalama makinesi
işidir; darbe genişliği kontrolüyle ayarladığınız bir krom oksit filmi oluşturur.

Boyut diğer sınırdır: 175x175 mm alan bir galvo kafası için üst sınırdır, dolayısıyla 400 mm panel bir fiber işidir.

UV'nin kazandığı yer, diğer işlemlerin başarısız olduğu işlerdir. Genellikle yerini aldığı üç işleme karşı ekonomik tablo şöyle şekillenir.

Önce hesabı yapın. 11.000 USD'lik bir UV sistemi, parça başına 0,03 USD'lik sıcak damgalamaya karşı yaklaşık 370.000 parçada başabaş noktasına gelir; yılda 50.000 parçanın altında, teklif verdiğimiz çoğu atölye için baskı yapmak daha avantajlıdır.

Sınıf II bir cihazda düzenleyici argüman, hesaptan önce konuyu çözer. İşaret; taşıma, sterilizasyon ve son kullanıcı kullanımına dayanmalı ve steril bariyere göç edebilecek mürekkep olmadan üretilmelidir.

Malzemeyi, işaret boyutunu ve vardiya başına hacmi bize gönderin; UV'nin uygun olup olmadığını size söyleyelim. Cevap bir fiber kafa ise, bunu açıkça söyleriz.