Chọn loại laser nào sao cho phù hợp nhất với nhu cầu khắc?

121

Việc lựa chọn laser nào, dòng máy khắc laser nào phù hợp nhất cho công việc khắc không dễ dàng khi có hàng ngàn sự lựa chọn về các loại laser và các linh kiện khác nhau. Việc nắm rõ các thuộc tính của các loại laser và đặc tính vật liệu là vô cùng quan trọng để đưa ra lựa chọn tối ưu nhất.

Chọn loại laser nào sao cho phù hợp nhất với nhu cầu khắc?
Chọn loại laser nào sao cho phù hợp nhất với nhu cầu khắc?

Các yếu tố cần quan tâm khi chọn loại laser

Trong quá trình khắc bằng laser, chất lượng code cần có, loại vật liệu, và tốc độ khắc luôn giữ vai trò quan trọng quyết định việc lựa chọn loại laser phù hợp. Mặc dù laser rắn bức xạ sóng liên tục và laser khí CO2 thường dùng để để khắc, nhưng chúng không được sử dụng để khắc trên kim loại. ở bài viết này, An Khánh sẽ tập trung đề cập đến laser rắn bức xạ sung. Với loại laser này, có rất nhiều lựa chọn công nghệ để bạn lựa chọn một loại laser phù hợp. Loại laser này bao gồm các loại sau: YAG, Nd:YVO4 (còn được gọi là Vanadate), và fiber laser. Mỗi loại laser đó có tính chất, ưu và nhược điểm khác nhau.

Cách mà vật liệu được khắc hấp thụ tia laser với bước sóng cụ thể như thế nào cũng là một điểm cần lưu ý khi chọn laser Kim loại đen và màu có khả năng hấp thụ tốt với laser có bước sóng 1064nm, trong khi đó kim loại hiếm chỉ hấp thụ laser với bước sóng 355nm và 532nm. Đối với vật liệu nhựa cũng có thể hập thụ laser ở bước sóng cao hơn

Các công nghệ laser phổ biến

Laser Nd:YAG ra đời hơn 25 năm trước và là loại laser mũi nhọn của ngành. Ban đầu, dùng bóng đèn để làm năng lượng kích hoạt nhưng dần đươc thay thế bằng đi-ốt để kích hoạt và được sử dụng phổ biến hơn. Hệ thống đi-ốt nền khá linh hoạt với thời gian hoạt động dài. Nhiều đơn vị sản xuất mong muốn đạt được 35000 giờ hoạt động trước khi đi-ốt bị hỏng. Một lợi thế của loại laser Nd:YAG đó là chất lượng tia laser vì độ tụ tốt. Độ tụ tốt, kèm theo với xung ngắn đã sản sinh ra năng lượng lớn, phù hợp cho việc khắc sâu, khắc các ký tự nhỏ, bền và rõ ràng.

Nd:YVO4 – Laser vanadate có thể phóng ra 3 tia có bước sóng khác nhau: 1064nm, 532nm (màu xanh lá) và 355nm ( có màu xanh dương). Loại laser này cũng sử dụng đi-ốt để làm năng lượng kích hoạt, chất lượng chùm tia với độ ổn định xung tiếp nối xung, điều này giúp chúng phù hợp với các ứng dụng khắc ăn mòn và khắc vùng nhiệt ảnh hưởng. Một ứng dụng khác mà Nd:YVO4 đem lại là khắc ngày/đêm – một ứng dụng tự động khắc món lớp phủ trên cùng, để lộ lớp bề mặt vật liệu dưới mà không làm hư hỏng nó.

Fiber laser: Khoảng 6 năm về trược, fiber laser được ra đời trong thị trường laser coding và trở thành đề tài được bàn luận sôi nổi. Fiber laser không có chất lượng chùm tia như Nd:YAG hay Nd:YVO4 – laser vanadate, nên không có khả năng sinh ra năng lượng lớn. Công nghệ Fiber laser – dòng máy khắc fiber kim loại có thể tôi luyện thép không gỉ nhờ vào độ rộng của xung và điểm tụ lớn. Điều đáng lưu ý là chỉ có một số ít nhà sản xuất fiber laser cho phép một bên thứ ba tiếp cận nguồn laser trong việc tích hợp hệ thống khắc.

Máy khắc kim loại sử dụng laser fiber
Máy khắc kim loại sử dụng laser fiber

So sánh các công nghệ laser

Đối với vấn đề giá bán máy khắc laser và chi phí vận hành và tiêu thụ, cả 3 công nghệ laser này gần như là giống nhau, nên người dùng có thể chọn công nghệ laser tối ưu nhất mà không cần quan tâm quá nhiều đến vấn đề giá cả. Nhưng bạn cũng cần lưu ý là năng lượng đầu ra của tất cả các laser rắn giảm đi theo thời gian, cũng có thể điều chỉnh hệ thống để bảo toàn mức năng lượng của chùm laser như mới. Việc này giúp laser có thể đảm bảo chất lượng của code và tốc độ làm việc như ngày đầu làm việc.

Đặc tính chùm tia, chất lượng chùm tia được đánh giá với thang M2, được sử dụng bởi nhiều đơn vị sản xuất. Chùm tia Gaussian có chỉ số M2 là 1 – giúp nó có điệm tụ nhỏ nhất so với bước sóng và thấu kính sử dụng. Chùm tia có chất lượng tốt nhất có trong công nghệ laser  Nd:YAG và Nd:YVO4 – Laser vanadate là với chỉ số M2 là 1.2. Công nghệ fiber laser  có chỉ số là 1.7, điều này có nghĩa là điểm tụ lớn và mật độ năng lượng ít hơn. Về cơ bản, chất lượng chùm tia tốt hơn sẽ sinh ra tia có độ rộng nhỏ hơn, sắc nét, tốc độ ghi nhanh hơn và khắc sâu hơn. Chất lượng chùm tia tốt có thể mang lại độ sâu tập trung hơn là tia có chất lượng chùm kém.

Độ lập xung, Laser YAG và Nd:YVO4 – Laser vanadate có điểm khác so với laser fiber khi nhắc đến năng lượng đỉnh và khoảng tần số lăp xung. Thời gian phát xung của hệ thống laser fiber có thể được điều chỉnh với thiết bị khuyếch đại năng lượng bộ dao động chủ fiber và có ảnh hưởng trực tiếp đến độ lăp xung có sẵn để tối ưu việc khắc (xem bảng).

Giá trị chuẩn của các công nghệ khắc laser
Giá trị chuẩn YAG Nd:YVO4 (Vanadate) Laser Fiber
Thời gian xung (ns) 10–150 5–30 10–200
Chất lượng chùm tia (M2) <1.2 <1.2 <2
Năng lượng đỉnh (kW) Cao, 100 kW Trung bình, 80 kW Thấp, 10 kW
Năng lượng trung bình 5–30 5–40 10–50
Khảong tần số lặp xung 5–80 kHz 20–120 kHz 20 kHz–1 MHz

Ứng dụng của công nghệ laser

Ứng dụng của công nghệ laser
Ứng dụng của công nghệ laser

Những ứng dụng được sử dụng nhiều nhất của công nghệ laser bao gồm: coding, tôi luyện, khắc mòn và đổi màu nhựa. Mỗi loại laser được nêu trên có thể được chọn để tối ưu hóa hoạt động khắc, gia công. Khi cần khắc sử dụng ứng dụng ngày/ đêm, laser Nd:YVO4 – vanadate hoạt động tốt nhờ vào xung ngắn và độ ổn định giữa xung ở độ lặp xung cao. Cho phép việc xóa đi bề mặt sơn trên cùng mà không ảnh hưởng đến lớp nhựa ở dưới.

Một ứng dụng khá phổ biến của laser là tôi luyện thép không gỉ và thành phần titan y tế như các dụng cụ y khoa và mô cấy. Ở đây, việc quan trọng nhất là cần có năng lượng đỉnh tập trung cao và thời gian xung dài hơn một chút để có thể thu hút các-bon lên bề mặt để có được dấu ghi giòn đen, chịu được các yêu cầu của thử nghiệm như sự oxy hóa và vòng chưng.

Khi khắc trên vật liệu, điều quan trọng là có được các yếu tố tối ưu về tần số và tốc độ để có thể làm bốc hơi vật liệu. Laser với xung ngắn và năng lượng đỉnh cao là phù hợp nhất.

3 công nghệ laser kể trên đều có chỗ đứng nhất định trong sản xuất công nghiệp. Khi lựa chọn một thiết bị khắc laser, điều quan trọng là bạn có thể cho thấy điểm mạnh của từng loại công nghệ và đặc tính của vật liệu cần khắc, từ đó chọn dòng laser phù hợp nhất.

Hãy liên hệ với An Khánh nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các dòng máy khắc laser!

Xem thêm:

Leave a Reply

avatar
  Subscribe  
Notify of