3,378 matches
-
important este că focalizarea majorează intensitatea unui fascicul, dar nu și luminozitatea acestuia. Lumina este compusă din unde electromagnetice ce oscilează în planuri perpendiculare. Polarizarea luminii caracterizează relația dintre planul de oscilație al câmpului electric și direcția de propagare. Polarizarea fasciculului influențează cantitatea de energie absorbită în material și deci eficiența și calitatea prelucrării laser. Tipul de polarizare a fasciculului trebuie stabilit cu scopul optimizării parametrilor de procesare [22]. Laserii utilizați în prelucrarea materialelor [23] pot fi clasificați după: mediul activ
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
ce oscilează în planuri perpendiculare. Polarizarea luminii caracterizează relația dintre planul de oscilație al câmpului electric și direcția de propagare. Polarizarea fasciculului influențează cantitatea de energie absorbită în material și deci eficiența și calitatea prelucrării laser. Tipul de polarizare a fasciculului trebuie stabilit cu scopul optimizării parametrilor de procesare [22]. Laserii utilizați în prelucrarea materialelor [23] pot fi clasificați după: mediul activ (gaz, lichid sau solid), puterea de ieșire (mW, W sau kW), lungimea de undă (infraroșu, vizibil sau ultraviolet), modul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
sau solid), puterea de ieșire (mW, W sau kW), lungimea de undă (infraroșu, vizibil sau ultraviolet), modul de operare (continuu, pulsat sau mixt) și aplicație (microprelucrare, macroprocesare etc.) ș.a. Având în vedere că starea mediului activ determină principalele caracteristici ale fasciculului laser pentru prelucrarea materialelor, în prezenta lucrare este considerată ca metodă principală de clasificare (Fig. 1.7): gaz (atomi, molecule, ioni și excimeri), lichide (în principal coloranți organici) și solide (izolatori și semiconductori) [24, 25]. Fig. 1.7. Laserii aferenți
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
a materialelor, sub forma unui grafic cu axele date de lungimea de undă, respectiv de puterea medie. Regiunile de operare ale diverșilor laseri pot fi astfel delimitate cu ușurință, putând fi selectate nivelurile de putere corespunzătoare tipului de prelucrare implicat. Fasciculul emis de către un laser se folosește rar pentru prelucrarea materialelor în forma lor brută - este rareori de dimensiunile necesare și adesea distribuția intensității nu este potrivită procesului. Emisia trebuie modulată astfel încât să devină un instrument de prelucrare corespunzător [27, 28
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
emis de către un laser se folosește rar pentru prelucrarea materialelor în forma lor brută - este rareori de dimensiunile necesare și adesea distribuția intensității nu este potrivită procesului. Emisia trebuie modulată astfel încât să devină un instrument de prelucrare corespunzător [27, 28]. Fasciculul brut emis de către un laser este livrat asupra piesei de lucru fie prin intermediul drumurilor bazate pe oglinzi, fie prin intermediul unui cablu cu fibre optice. Fasciculul poate fi astfel manipulat în diferite forme și distribuții ale intensității, fiind proiectate elemente optice
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
potrivită procesului. Emisia trebuie modulată astfel încât să devină un instrument de prelucrare corespunzător [27, 28]. Fasciculul brut emis de către un laser este livrat asupra piesei de lucru fie prin intermediul drumurilor bazate pe oglinzi, fie prin intermediul unui cablu cu fibre optice. Fasciculul poate fi astfel manipulat în diferite forme și distribuții ale intensității, fiind proiectate elemente optice transmisive, reflective și de difracție, capabile a fi încorporate în sisteme de livrare a fasciculului, cu diverse grade de sofisticare. În paralel, au fost dezvoltate
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
bazate pe oglinzi, fie prin intermediul unui cablu cu fibre optice. Fasciculul poate fi astfel manipulat în diferite forme și distribuții ale intensității, fiind proiectate elemente optice transmisive, reflective și de difracție, capabile a fi încorporate în sisteme de livrare a fasciculului, cu diverse grade de sofisticare. În paralel, au fost dezvoltate sisteme de manipulare a piesei de lucru, într-o gamă de configurații extrem de cuprinzătoare [29]. Fig. 1.8. Laseri comerciali caracterizați de lungimea de undă și puterea medie, funcție de domeniul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
8. Laseri comerciali caracterizați de lungimea de undă și puterea medie, funcție de domeniul de aplicabilitate (liniile indică lungimile de undă principale ale ieșirilor, iar simbolurile laserilor utilizați în special pentru prelucrarea materialelor sunt colorate) [26] Pentru ca modul de livrare a fasciculului să fie cât mai apropiat de optim și pentru ca sistemele de manipulare să compună un centru de procesare, trebuie luate în considerare mai multe aspecte, printre cele mai importante fiind flexibilitatea, precizia, productivitatea, respectiv natura componentelor. Există un număr ridicat
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
multe aspecte, printre cele mai importante fiind flexibilitatea, precizia, productivitatea, respectiv natura componentelor. Există un număr ridicat de centre comercial disponibile - selectarea unui anumit tip depinde de factori precum dimensiunile pieselor ce trebuie prelucrate, de complexitatea acestora, de natura transmiterii fasciculului și de precizia necesară. Centrului de procesare îi pot fi adăugate echipamente auxiliare, cum ar fi proiectarea și prelucrarea asistată de calculator (CAD CAM - Computer Aided Design / Manufacturing), diagnosticarea fasciculului, monitorizarea procesului și reglarea automată a parametrilor de proces. În
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pieselor ce trebuie prelucrate, de complexitatea acestora, de natura transmiterii fasciculului și de precizia necesară. Centrului de procesare îi pot fi adăugate echipamente auxiliare, cum ar fi proiectarea și prelucrarea asistată de calculator (CAD CAM - Computer Aided Design / Manufacturing), diagnosticarea fasciculului, monitorizarea procesului și reglarea automată a parametrilor de proces. În prezent sunt disponibile sisteme on-line de control adaptiv, scopul lor fiind acela de a minimiza pe cât posibil intervenția umană în cadrul centrelor de prelucrare laser, având în vedere continua automatizare a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pentru obținerea imaginilor de înaltă rezoluție, pe suprafața majorității materialelor uzuale, aferente diverselor domenii ale ingineriei. Cele mai utilizate surse sunt laserii pulsativi pe bază de CO2 și Nd:YAG, respectiv excimerii, cu puteri medii de câteva zeci de watti. Fasciculul poate fi utilizat pentru parcurgerea după linii și coloane sau pentru scanarea (baleierea) materialului, prin intermediul oglinzilor controlate computerizat, ce oscilează în lungul unor axe perpendiculare, sau prin proiectarea printr-o mască (filtru) sau un șablon pentru a genera o imagine
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
mască este o metodă mai rapidă de obținere a unei serii de marcaje identice, având în vedere că imaginea completă este produsă printr-un singur puls, dar cu o calitate și versatilitate reduse. Marcarea matricilor formate din puncte, pentru care fasciculul este divizat într-o rețea de puncte care pot fi activate sau dezactivate, permite o marcare flexibilă a caracterelor. Marcajele sunt obținute prin mai multe mecanisme termice distincte, fiecare asociat cu o majorare caracteristică a temperaturii, care depinde de caracteristicile
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
este divizat într-o rețea de puncte care pot fi activate sau dezactivate, permite o marcare flexibilă a caracterelor. Marcajele sunt obținute prin mai multe mecanisme termice distincte, fiecare asociat cu o majorare caracteristică a temperaturii, care depinde de caracteristicile fasciculului laser și de cele ale materialului, respectiv de natura marcajului solicitat. Ca regulă orientativă, laserul CO2 este în general (dar nu întotdeauna) compatibil materialelor organice, precum hârtia, lemnul sau unii polimeri ce conțin aditivi. Laserul Nd:YAG determină un rezultat
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
caracterizată drept un proces care depinde strict de încălzire, topire sau vaporizare; toate aceste trei procedee pot fi aplicate simultan în cazul anumitor aplicații. Marcarea laser are puține elemente comune cu metodele convenționale de etichetare, exceptând procedeele de manipulare ale fasciculului pentru a obține șablonul de marcare dorit. Avantajele marcării laser sunt determinate de gama de materiale pe care se poate aplica procedeul, de ușurința de modificare a marcajelor direct din aplicațiile software asociate, de viteza procesului, de calitatea marcajului obținut
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cresc, domenii cu un real potențial fiind cele ale marcajelor de securitate și al caracteristicilor anti-falsificare. În cadrul aplicațiilor practice, sunt implicate cinci mecanisme principale de marcare, fiecare asociat unui anumit grup de materiale și unei lungimi de undă specifică a fasciculului laser. Cheia selectării metodei corespunzătoare este de a asocia materialul unei lungimi de undă a laserului care să fie absorbită exclusiv în regiunile de suprafață [31]. Atunci când un fascicul laser este focalizat pe suprafața materialului Țintă, are loc un ansamblu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
anumit grup de materiale și unei lungimi de undă specifică a fasciculului laser. Cheia selectării metodei corespunzătoare este de a asocia materialul unei lungimi de undă a laserului care să fie absorbită exclusiv în regiunile de suprafață [31]. Atunci când un fascicul laser este focalizat pe suprafața materialului Țintă, are loc un ansamblu de fenomene, prezentate schematic în Fig. 1.9. Fig. 1.9. Fenomene fizice apărute la marcarea laser [32] Spumarea și microfisurarea Spumarea implică formarea de bule de gaz în
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de sodiu/sodă calcinată este marcată mai ușor decât sticla cu rezistență termică. Dacă este solicitată o marcare cu detalii fine, este utilizat un laser excimer cu lungime de undă mai redusă. Decolorarea Decolorarea are loc atunci când energia absorbită a fasciculului încălzește materialul la o temperatură la care este indusă degradarea termică. În cazul polimerilor și al materialelor lemnoase, mecanismul este numit carbonizare și conduce în mod normal la un marcaj întunecat/negru. Aceasta metodă nu afectează topografia suprafeței și este
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
adâncime de aproximativ 0,1 mm. Contrastul este obținut 27 datorită diferitelor proprietăți optice ale regiunilor solidificate/vaporizate și ale substratului. Acest mecanism este aplicat în mod normal la marcarea termoplasticelor cu laseri CO2. Marcajele se pot obține prin baleerea fasciculului după linii și coloane sau prin gravarea vectorială directă. Gravarea se preferă în cazul necesității obținerii unei marcări rezistente la abraziune. În cazul marcării după linii și coloane, imaginea este convertită într-o matrice de puncte dispuse pe linii. Fiecărui
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
la abraziune. În cazul marcării după linii și coloane, imaginea este convertită într-o matrice de puncte dispuse pe linii. Fiecărui punct îi este conferită o valoare, de exemplu 0 pentru alb și 1 pentru negru. Pe măsura scanării cu fasciculul laser, acesta este pulsat atunci când întâlnește un punct cu valoarea 1, creând imaginea linie cu linie. Rezoluția este determinată de numărul de puncte pe unitate de lungime. Gravarea vectorială implică trasarea unei linii în jurul unui obiect, fasciculul jucând rolul unui
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
măsura scanării cu fasciculul laser, acesta este pulsat atunci când întâlnește un punct cu valoarea 1, creând imaginea linie cu linie. Rezoluția este determinată de numărul de puncte pe unitate de lungime. Gravarea vectorială implică trasarea unei linii în jurul unui obiect, fasciculul jucând rolul unui instrument de scris. Imaginea este convertită într-o serie de coordonate necesare deplasării fasciculului. Conversia poate fi efectuată electronic, economisindu-se astfel timp și îmbunătățindu-se calitatea. În cazul gravării prin vaporizare, fasciculul laser este focalizat într-
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
linie cu linie. Rezoluția este determinată de numărul de puncte pe unitate de lungime. Gravarea vectorială implică trasarea unei linii în jurul unui obiect, fasciculul jucând rolul unui instrument de scris. Imaginea este convertită într-o serie de coordonate necesare deplasării fasciculului. Conversia poate fi efectuată electronic, economisindu-se astfel timp și îmbunătățindu-se calitatea. În cazul gravării prin vaporizare, fasciculul laser este focalizat într-un punct redus dimensional, fapt ce majorează semnificativ densitatea energetică. Atunci când energia atinge un nivel suficient de
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
linii în jurul unui obiect, fasciculul jucând rolul unui instrument de scris. Imaginea este convertită într-o serie de coordonate necesare deplasării fasciculului. Conversia poate fi efectuată electronic, economisindu-se astfel timp și îmbunătățindu-se calitatea. În cazul gravării prin vaporizare, fasciculul laser este focalizat într-un punct redus dimensional, fapt ce majorează semnificativ densitatea energetică. Atunci când energia atinge un nivel suficient de înalt și temperatura suprafeței depășește pragul de topire, va fi vaporizată aproape întreaga arie a materialului asupra căreia a
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
focalizat într-un punct redus dimensional, fapt ce majorează semnificativ densitatea energetică. Atunci când energia atinge un nivel suficient de înalt și temperatura suprafeței depășește pragul de topire, va fi vaporizată aproape întreaga arie a materialului asupra căreia a fost focalizat fasciculul (Fig. 1.11). Eficiența procesului de vaporizare depinde de capacitatea de absorbție a lungimii de undă aferentă radiației laser [33]. Materialele organice și anumite sticle prezintă o capacitate de absorbție bună a lungimii de undă de 10,6 µm, adesea
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
o regiune poziționată inferior, situație ce conduce la un contrast puternic - o tehnică populară de marcare a polimerilor. 1.2.5. Caracteristicile marcării laser Marcarea laser este flexibilă, putând fi marcate categorii largi de materiale și componente, prin selectarea unui fascicul laser corespunzător. Mișcarea acestuia, controlată numeric, conferă oportunitatea creării marcajelor direct din imagini generate pe computer, într-o varietate nelimitată de forme și fonturi [35]. Pot fi marcate zone cu acces dificil, ca de altfel și piese în mișcare. Caracterele
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
apar în cazurile interacțiunilor dintre variabilele de proces. Proprietățile materialelor Pentru orice material, capacitatea de absorbție, reflectivitatea și transmisivitatea se află în următoarea relație: grad de absorbție + grad de reflexie + grad de transmisie = 1 În general, metalele absorb eficient energia fasciculului laser Nd:YAG, în timp ce hârtia și majoritatea materialelor transparente (polimeri și sticle) se află în relație similară cu laserii CO2. Aproape toate materialele prezintă o absorbție adecvată a lungimilor de undă inferioare ale fasciculelor laserilor excimeri [36]. Finisările sau acoperirile
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]