激光打标机简介

激光打标机简介

一、什么是激光打标机

1．基本介绍及原理

激光打标是在70年代末80年代初继激光焊接、激光热处理、激光切割、激光打孔等技术后发展起来的一门新型加工技术，近年来，随着激光器技术、计算机技术的发展与光学器件的改进，激光打标技术得到很大的发展。

激光打标是将高能量密度的激光光束聚焦在材料表面上，使材料表面发生物理和化学变化，形成凹坑，从而获得可见图案的标记方式。当激光光束在材料表面有规律地移动同时控制激光的开断，材料表面变形成了一个指定的图案。

1.1汽化效应

当激光束照射材料表面时，除一部分光被反射外，被材料吸收的激光能量会迅速转变为热能，使其表面速度急剧上升，当达到材料的汽化温度时，材料表面会因瞬时汽化、蒸发而出现标记痕迹，此类打标中将出现明显的蒸发物。

1.2刻蚀效应

当激光束照射到材料表层时，材料吸收光能并向内层传导，从而产生热熔效应，对透明玻璃和有机玻璃等脆性材料进行打标时，其熔蚀效应十分明显，无明显蒸发物。

1.3光化学效应

对于一些有机化合物材料，当其吸收激光能量后，材料的化学特性将发生变化。当激光照射到有色的聚氯乙烯（PVC）表面时，由于消聚合化学效应，其色彩将减弱，与未收到激光照射的部分形成颜色差异，从而得到打标效果。

2．激光打标机的用途

1机械设备制造业

激光加工属于非接触性加工方式,不产生机械压力,激光聚焦光束极细,安全性高，可在机械设备标牌上进行文字、数字、字母、图形等打标。

2印刷制卡行业

激光在制卡行业的应用目前主要指使用激光在卡的表面制作各种信息标记，如：

序列号、密码、条形码，优点是无耗材、印制效果更精细清晰、分辨率更高、故障率低、字符永久不可被擦除。

3半导体集成电路行业

主要应用于对集成电路板、半导体元器件进行流水线标记作业，包括文字或图形标记（一维码、二维码）。由于采用非接触性加工方式，不产生机械压力，激光聚焦光束极细，可在体积小的元器件（集成电路、晶振、电容）上进行精细的加工。

4食品饮料行业

全面替代喷墨喷码机，无损耗、无污染、免维护、运行成本低廉；配合各类生产流水线，进行无接触、无停顿、高质量在线飞行激光打标。运用于酿酒、食品饮料等行业产品序列号、生产日期、保质期等内容的激光打码。

5制药及医疗器械行业

全面替代喷墨喷码机，配合制药生产线进行无停顿高质量的在线飞行打标，并可对医疗器械进行精密打标，环保无污染，符合制药行业的GMP标准。在药品包装上打批号、生产日期和保质期等内容，还可以在金属材质的医疗器械上标刻序列号、图形或生产日期等内容。

6精密仪器仪表行业

特别针对精密器械（如医疗器械）、仪器仪表产品打标，为精密加工提供权威解决方案。

7家用电器行业

应用于家用电器、小家电、音响设备打标。产品标牌、不锈钢面板、工程塑料汽车配件、标签打标，提高产品附加值。

10建材陶瓷行业

广泛应用于建材、铝型材、PVC管材、家居、卫浴洁具、建筑陶瓷等产品的精美加工制作，全方位提高产品品质。

11塑料橡胶行业

主要应用于塑料制品（如塑料按键）打标， PVC、PE、PP、PT、ABS等各类塑胶制品打标

13珠宝工艺品行业

钟表、钢笔、梳子、工艺竹简等工艺礼品及玩具的加工，实现珠宝首饰加工的精细化要求。

3．激光打标的优点

加工精度高，打标痕迹清晰、持久、美观、防伪功能强；

加工的最小线宽达到0.015mm，适合精密加工。

开发速度快，加工效率高；

与传统打标冗长的加工设计过程相比，激光打标仅需在计算机软件上操作便可实现设计。加工时激光光束高速移动，且一次成型，加工效率高。

非接触式加工，应用行业广；

无机械应力，热应力小，被加工材料无损伤，更不产生形变。可对大部分材料加工。

寿命长，能耗小，维护、生产成本低；

无污染；

避免了传统打标工艺出现的化学污染。

二.打标机的分类

1.灯泵浦YAG激光打标机

灯泵YAG激光打标机采用了稳定高效的聚光腔体、大倍数的激光扩束系统，光束质量更好，激光功率大，峰值功率高，脉冲宽度较小，能量更为集中；能量可由电流、软件控制连续可调，雕刻深度较深（<2.0mm）；行业应用针对性更强激光功率大，稳定性好；激光模式稳定，脉冲宽度窄，激光能量更加集中；雕刻线条宽度（<150μm）均匀、精细；雕刻深度能力强、效率高；完整的光路密封，环境适应性强；外形美观，机械结构合理。

应用：

YAG灯泵浦激光打标机广泛应用于五金制品，精密机械，电子元件等行业，特别适用于模具加工、印字轮雕刻及所有要求雕刻较深的金属打标需求。该机在金属雕刻应用方面，具有深度大，速度快、运行稳定、图形精细的突出特点，金属材料可为铁、不锈钢、铜、铝等。典型应用案例，如各种机床用圆形、伞形金属刻度盘的分度划线打印，金属尺刻度线激光标记等。

2.半导体泵浦YAG激光打标机

半导体泵浦激光打标机是使用波长为0.808um半导体激光二极管（测面或端面）泵浦Nd：YAG介质，使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成波长1.064um的巨脉冲激光输出，电光转换效率高。半导体泵浦激光打标机与灯泵浦YAG就刚打标机相比有较好的稳定性、省电、不用换灯、等优点，价格相对较高。在标刻相同效果下可明显提高打标速度，典型的应用如打反白效果、除铝表面阳极化处理层，动物耳标激光打码，金属标牌自动上下料激光打标等。激光输出稳定，可在不锈钢板上标记出颜色鲜艳，重复性高的图案。全新的光路密封方式，保证了泵浦头的安全工作，免维护周期长。

应用：

可雕刻金属及多种非金属材料。特别适合应用于一些要求标刻精细、精度高的场合。应用于电子元器件、五金制品、工具配件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC 管材、医疗器械等行业。

普通金属及合金（铁、铜、铝、镁、锌等所有金属），稀有金属及合金（金、银、钛），金属氧化物，特殊表面处理（磷化、铝阳极化、电镀表面），ABS料（电器用品外壳，日用品），油墨（透光按键、印刷制品），环氧树脂（电子元件的封装、绝缘层）。

3光纤激光打标机

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。

光纤激光器的寿命大约10万小时，以每天工作24小时每年工作365天计，其寿命也在12年以上，真正做到了免维护。

光纤打标机体积小（只有普通计算机主机大小），用电功率<200W ，整机重量<22KG (未含计算机和非标电控台部分)，采用内置风冷冷却方式，抛弃了笨重易出问题的水冷机组，甚至可以用24V的蓄电池供电，真正做到了节能和便携。光纤打标机的光斑模式非常好，单线条更细，适合做超精细的加工，20W光纤基本上涵盖了50W半导体的加工范围，加上系统集成度高，故障少，真正适合于工业加工领域的应用。

4.CO2激光打标机

CO2激光打标机采用高速扫描振镜，高性能RF激光器,超高速度，精度准性能稳定，能连续24小时工作。适用于绝大多数非金属材料的打标，如纸质包装、皮革布料、有机玻璃、树脂塑胶材料、竹木制品、有镀层的金属、PCB板等。

广泛应用于医药、个人护理品、烟草、食品饮料包装、酒类、乳制品、服装辅料、皮革、电子元器件、化工建材产品等领域的生产及有效日期、批号、班次、厂家名称和标识等图形和文字的标记。

激光打标机的结构组成由其性能的应用方向决定，这里简单介绍一些通用的基本组成。

配电系统

配电系统的功能包括为需要用电的部件供电、系统控制及部件保护等，是激光打标机系统的基础。

光学系统

激光打标机的光学系统由2部分组成：

物理光学部分：物理光学部分即激光产生器，是产生激光的部分，它为激光打标机提供稳定的激光。物理光学系统的搭建和激光模式的选择会影响到激光的功率、频率以及脉冲宽度。

几何光学部分：几何光学系统的作用是将产生的激光汇聚在目标地点，是光学传输部分，其汇聚的精细程度会直接影响到打标效果。其组成一般包括扩束镜及平场透镜。

扩束镜用途是压缩光束的发散角和增大光束直径，以减小聚焦光斑尺寸。只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直（平行）光束，才能利用聚焦镜获得细小均匀地高功率密度的光斑。

平场透镜即f-θ镜。激光束经过振镜扫描，若用普通透镜聚焦后，扫描的焦平面将是一个扇形面，与待加工的平面不重合。只有加平场透镜加以矫正，才能使在整个扫描范围内，聚焦光斑均匀，直径不变，在焦平面内光斑进行扫描时有足够大的视场。

打标控制系统

打标控制系统能够通过控制激光的开断和位置移动有效的控制激光的落点，从而完成打标，目前大多数打标机都由控制软件来实现最终控制。激光的开断可由激光电源来控制，而激光的位置移动则由扫描振镜控制。

扫描振镜即机械振动式反射镜。激光束入射到两振镜上，用计算机控制反射镜的反射角度，使激光束在X、Y两个方向进行扫描合成，从而达到激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动，在材料表面上留下永久的标记，最终完成所需的加工程序。

某一材料的加工效果取决于：

1激光光束输出特性：光束质量、平均功率、峰值功率、脉宽、脉冲频率等2匀光系统特性：光束传输、扩束镜效果、光强分布、聚焦系统等

3激光加工参数：焦点位置、加工速度、焦距长度、位移方式、辅助气体等4材料特性：吸收特性、熔点、汽化温度、脆性、材料成分等

由上述决定因素可以得到一台激光打标机的基本参数应该包括：

性能技术参数

激光波长

激光功率

激光重复频率

脉冲宽度

激光器寿命

扫描速度

标记深度

标记范围

最小线宽

标刻最小字符

重复精度

可标刻种类

可标刻材料

标记软件

工作环境要求温度湿度

电力需求整机耗电功率主控柜尺寸工作台尺寸