3,378 matches
-
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 suprafețelor influențează puterea de absorbție. Suprafețele din metal pur vor fi dificil de marcat de către laserii CO2, putând însă fi facil prelucrate cu instalații Nd:YAG, respectiv excimer. Sticlele și materialele plastice transparente nu
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
fiind, prin urmare, surse potrivite pentru marcarea materialelor metalice [32]. Mecanismul de marcare este bazat pe ablație sau colorare, rezultată prin depunerea compușilor metalici din gazul de procesare. În mod alternativ, poate fi aplicată pe suprafață o acoperire, topită de către fasciculul laser, ce determină o marcare permanentă; materialul depus în exces este îndepărtat prin spălare. Aluminiul poate fi eloxat și colorat, putând fi obținute marcaje prin ablația acestui strat (care absoarbe eficient radiația infraroșie) pentru a ajunge la substrat. Mulți polimeri
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
apar limitări în ceea ce privește mecanismele de marcare ce pot fi utilizate [37]. Microplăcile de siliciu pot fi marcate cu laseri Nd:YAG, la începutul procesului de fabricare a semiconductorilor, prin topirea unui strat superficial subțire, fără afectarea termică a substratului. Caracteristicile fasciculului Laserul pulsativ TEA CO2 reprezintă cea mai răspândită sursă pentru marcarea produselor consumabile nemetalice. Un set tipic de parametri de prelucrare ar fi: puterea medie de 50 - 100 W, durata pulsului de 1 - 2 µs și o intensitate de 1
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de 1 - 20 J cm-2. Laserii CO2 cu flux axial lent sunt folosiți, de asemenea, în mod normal, cu niveluri de putere de 10 - 25 W în cazul emisiei continue, respectiv 3 - 5 J/puls în cazul emisiei pulsate. Un fascicul CO2 poate fi livrat printr-o mască, implicând manipularea acestuia și crearea unei matrici de puncte. Elementele optice sunt relativ costisitoare, din cauza lungimii de undă îndepărtat infraroșie a fasciculului. Marcajele sunt produse prin reacții termochimice (topire sau vaporizare). Radiația îndepărtat
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
continue, respectiv 3 - 5 J/puls în cazul emisiei pulsate. Un fascicul CO2 poate fi livrat printr-o mască, implicând manipularea acestuia și crearea unei matrici de puncte. Elementele optice sunt relativ costisitoare, din cauza lungimii de undă îndepărtat infraroșie a fasciculului. Marcajele sunt produse prin reacții termochimice (topire sau vaporizare). Radiația îndepărtat infraroșie este compatibilă în mod particular materialelor organice, precum hârtia sau produsele lemnoase, materialelor plastice și ceramice, putând îndepărta straturi subțiri de vopsea sau cerneală de pe un substrat. Suprafețele
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pentru obținerea energiilor de vârf ridicate ale pulsurilor. Marcajele sunt produse printr-o reacție termochimică, într-o manieră similară laserului CO2, dar, datorită lungimii de undă mai mici în cazul Nd:YAG, marcajul poate beneficia de o detaliere mai fină. Fasciculul este livrat prin intermediul unui sistem optic de scanare. Marcarea cu laser Nd:YAG este compatibilă acelorași tipuri de materiale enumerate în cazul metodei CO2, dar radiația luminoasă este absorbită mai puternic de către metale. Emisiile cu frecvență dublată la 532 nm
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
de interacțiune termică este, de asemenea, mai redus, fapt ce conduce la zone afectate termic mai mici și deci la o calitate superioară a șanțului creat. Totuși, trebuie luat în considerare faptul că energia pulsului este ridicată în cazul modurilor fasciculelor cu ordine superioară, ce produc unghiuri de divergență mari [33]. În cazul marcării fine, această situație nu este de dorit decât în cazul marcării cu mască (laseri excimeri). Efectele poziției fasciculului focalizat Un fascicul cu diametru finit este focalizat prin intermediul
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
faptul că energia pulsului este ridicată în cazul modurilor fasciculelor cu ordine superioară, ce produc unghiuri de divergență mari [33]. În cazul marcării fine, această situație nu este de dorit decât în cazul marcării cu mască (laseri excimeri). Efectele poziției fasciculului focalizat Un fascicul cu diametru finit este focalizat prin intermediul unei lentile pentru a se obține o amprentă micșorată a acestuia, situație ilustrată în Fig. 33 1.13. Dacă diametrul amprentei focalizate, d0, este definit ca diametrul care conține 86% din
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pulsului este ridicată în cazul modurilor fasciculelor cu ordine superioară, ce produc unghiuri de divergență mari [33]. În cazul marcării fine, această situație nu este de dorit decât în cazul marcării cu mască (laseri excimeri). Efectele poziției fasciculului focalizat Un fascicul cu diametru finit este focalizat prin intermediul unei lentile pentru a se obține o amprentă micșorată a acestuia, situație ilustrată în Fig. 33 1.13. Dacă diametrul amprentei focalizate, d0, este definit ca diametrul care conține 86% din energia focalizată, atunci
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
în Fig. 33 1.13. Dacă diametrul amprentei focalizate, d0, este definit ca diametrul care conține 86% din energia focalizată, atunci dimensiunea amprentei este determinată de: (1.3) unde f reprezintă distanța focală a lentilei, D este diametrul inițial al fasciculului, iar λ lungimea de undă. Fig. 1.13. Focalizarea unui fascicul Gaussian [32] Dacă este cunoscut unghiul total de divergență al fasciculului, θ, diametrul amprentei de focalizare este dat de: (1.4) Având în vedere că fasciculul Gaussian este focalizat
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
definit ca diametrul care conține 86% din energia focalizată, atunci dimensiunea amprentei este determinată de: (1.3) unde f reprezintă distanța focală a lentilei, D este diametrul inițial al fasciculului, iar λ lungimea de undă. Fig. 1.13. Focalizarea unui fascicul Gaussian [32] Dacă este cunoscut unghiul total de divergență al fasciculului, θ, diametrul amprentei de focalizare este dat de: (1.4) Având în vedere că fasciculul Gaussian este focalizat de lentilă într-o îngustare, după care se lărgește din nou
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
amprentei este determinată de: (1.3) unde f reprezintă distanța focală a lentilei, D este diametrul inițial al fasciculului, iar λ lungimea de undă. Fig. 1.13. Focalizarea unui fascicul Gaussian [32] Dacă este cunoscut unghiul total de divergență al fasciculului, θ, diametrul amprentei de focalizare este dat de: (1.4) Având în vedere că fasciculul Gaussian este focalizat de lentilă într-o îngustare, după care se lărgește din nou, este necesară definirea unei adâncimi de focalizare. În mod normal, aceasta
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
diametrul inițial al fasciculului, iar λ lungimea de undă. Fig. 1.13. Focalizarea unui fascicul Gaussian [32] Dacă este cunoscut unghiul total de divergență al fasciculului, θ, diametrul amprentei de focalizare este dat de: (1.4) Având în vedere că fasciculul Gaussian este focalizat de lentilă într-o îngustare, după care se lărgește din nou, este necesară definirea unei adâncimi de focalizare. În mod normal, aceasta este definită ca distanța dintre punctele de dimensiune √ ale amprentei sau ca dublul intervalul Rayleigh
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
3) - (1.7) se poate concluziona că o lentilă caracterizată de o distanță focală superioară conferă o adâncime de 34 focalizare ridicată. Prin urmare, distanța focală a lentilei de focalizare trebuie selectată corespunzător criteriilor și specificațiilor aferente marcării. Efectele modului fasciculului și ale dimensiunii amprentei Având în vedere că ordinea modului fasciculului are o influență semnificativă atât asupra dimensiunii amprentei focalizate, cât și asupra adâncimii de focalizare [38], structura modurilor fasciculului are un rol important în prelucrarea laser a materialelor. Un
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
o distanță focală superioară conferă o adâncime de 34 focalizare ridicată. Prin urmare, distanța focală a lentilei de focalizare trebuie selectată corespunzător criteriilor și specificațiilor aferente marcării. Efectele modului fasciculului și ale dimensiunii amprentei Având în vedere că ordinea modului fasciculului are o influență semnificativă atât asupra dimensiunii amprentei focalizate, cât și asupra adâncimii de focalizare [38], structura modurilor fasciculului are un rol important în prelucrarea laser a materialelor. Un fascicul laser caracterizat de o structură modală de ordin superior diverge
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
trebuie selectată corespunzător criteriilor și specificațiilor aferente marcării. Efectele modului fasciculului și ale dimensiunii amprentei Având în vedere că ordinea modului fasciculului are o influență semnificativă atât asupra dimensiunii amprentei focalizate, cât și asupra adâncimii de focalizare [38], structura modurilor fasciculului are un rol important în prelucrarea laser a materialelor. Un fascicul laser caracterizat de o structură modală de ordin superior diverge mai rapid, este focalizat într-o amprentă de dimensiuni mai mari și dispune de o adâncime de focalizare mai
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
și ale dimensiunii amprentei Având în vedere că ordinea modului fasciculului are o influență semnificativă atât asupra dimensiunii amprentei focalizate, cât și asupra adâncimii de focalizare [38], structura modurilor fasciculului are un rol important în prelucrarea laser a materialelor. Un fascicul laser caracterizat de o structură modală de ordin superior diverge mai rapid, este focalizat într-o amprentă de dimensiuni mai mari și dispune de o adâncime de focalizare mai mică decât un fascicul Gaussian TEM00. Luând în considerare faptul că
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
important în prelucrarea laser a materialelor. Un fascicul laser caracterizat de o structură modală de ordin superior diverge mai rapid, este focalizat într-o amprentă de dimensiuni mai mari și dispune de o adâncime de focalizare mai mică decât un fascicul Gaussian TEM00. Luând în considerare faptul că, în aplicațiile de marcare cu laser, este de dorit, în general, o viteză de procesare maximă și deci cea mai ridicată densitate de putere, este indicată utilizarea modului de ordine cel mai redus
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
dimensiunea teoretică minimă a amprentei focalizate. Pentru un laser TEM00 dotat cu elemente optice pentru limitarea difracției, dimensiunea amprentei focalizate, s, este dată de: (1.8) unde λ este lungimea de undă, f este distanța focală, iar d este diametrul fasciculului (la intrarea în lentilă). Este evident că amprenta focalizată este proporțională cu lungimea de undă a laserului. Atunci când lungimea de undă este înjumătățită, dimensiunea amprentei este redusă deci cu un factor egal cu doi. Lungimea de undă determină totodată și
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
undă determină totodată și mecanismul de interacțiune: termic sau fotochimic. În plus, reflectivitatea unui material se exprimă în funcție de lungimea de undă. Caracteristicile sistemului Pentru a obține o lățime minimă a liniei trasate, dar și cea mai ridicată densitate a puterii, fasciculul laser va trebui focalizat pe suprafața piesei de lucru. Suprapunerea (parțială) reprezintă un alt factor important ce influențează adâncimea, lățimea și continuitatea marcării. Frecvența de repetiție a pulsurilor (FRP) și viteza de marcare determină procentajul de suprapunere a marcajelor punctuale
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
cu măști este rapidă, dacă măștile în sine nu necesită înlocuire. Pot fi montate mai multe măști pe un suport circular rotativ și selectate corespunzător, cu toate că acest procedeu reduce ritmul de marcare. Având în vedere că doar o parte din fascicul este transmis pentru a efectua marcarea, sunt necesari laseri cu puteri destul de ridicate - laseri TEA CO2 și excimeri. Această tehnică este aplicată în cazul codificării secvențiale, a celei pentru loturi, respectiv pentru datările fixe, pentru o gamă extinsă de materiale
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
Mascarea este o metodă corespunzătoare și pentru șabloanele complexe, a căror caracteristici de formă și dimensiuni rămân constante, procedeul fiind considerabil mai rapid decât scanarea. Marcarea folosind oglinzi pentru parcurgerea după linii și coloane [26] Parcurgerea după linii și coloane Fasciculul laser poate fi deplasat asupra zonei de marcare (cea mai răspândită dimensiune a acesteia este de 100 x 100 mm) utilizând oglinzi controlate numeric de către un computer. Fasciculul este mai întâi lărgit, pentru a reduce divergența și apoi direcționat către
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
pentru parcurgerea după linii și coloane [26] Parcurgerea după linii și coloane Fasciculul laser poate fi deplasat asupra zonei de marcare (cea mai răspândită dimensiune a acesteia este de 100 x 100 mm) utilizând oglinzi controlate numeric de către un computer. Fasciculul este mai întâi lărgit, pentru a reduce divergența și apoi direcționat către oglinzi; trece printr-o lentilă și este focalizat pe piesa de lucru (Fig. 1.17). Poate fi trasată orice imagine folosind o programare corespunzătoare. Sistemele de control sunt
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
general mai ieftine decât cele de tip Nd:YAG. Scanarea este utilizată pentru numerotarea serială a produselor plastice și ceramice, respectiv a celor care impun o grafică de înaltă calitate. Un avantaj major este dat de utilizarea integrală a puterii fasciculului laser pentru marcare. Marcarea vectorială Acest tip de marcare (Fig. 1.18) utilizează mai multe combinații vectoriale, ce pot avea influențe potențiale asupra substratului - Fig. 1.19. Când fasciculul laser interacționează cu Ținta, este generată, datorita efectelor termice, o zona
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]
-
calitate. Un avantaj major este dat de utilizarea integrală a puterii fasciculului laser pentru marcare. Marcarea vectorială Acest tip de marcare (Fig. 1.18) utilizează mai multe combinații vectoriale, ce pot avea influențe potențiale asupra substratului - Fig. 1.19. Când fasciculul laser interacționează cu Ținta, este generată, datorita efectelor termice, o zona afectată termic [26]. Este importantă determinarea adâncimii de penetrare în substrat a energiei laser și care ar putea fi deteriorările potențiale ale structurii interne a materialului sau a piesei
MARCAREA PRIN MICROPERCUŢIE ŞI CU FASCICUL LASER A UNOR MATERIALE by ŞTEFAN RUSU () [Corola-publishinghouse/Science/1607_a_2906]