양극 산화 알루미늄 레이저 조각: 매개변수, 결과 및 일반적인 실수

안오디제 알루미늄은 소비자 전자제품, 의료기기, 산업 장비 및 스포츠 용품에서 레이저 표시를위한 가장 일반적인 기판 중 하나입니다. The combination of aluminum's light weight and dimensional stability with anodizing's color options and surface hardness makes it a fabricator's default choice wherever appearance and durability both matter.

레이저 마크링 결과 안오디제 알루미늄에 대한 매개 변수들이 정확하면 정말 훌륭합니다: 날카롭고 대조성이 높고 깨끗한 가장자리와 주변 표면에 손상을 입지 않는 영구적 인 표시.

하지만 매개 변수가 잘못되면 결과는 동일합니다. 화상, 변색,또는 표시된 부위의 안오디화 층의 완전한 파괴. 왜 각 장애 모드가 발생하고 그것을 방지하는 방법을 이해하는 것은 실제로 소금층이 무엇이며 레이저가 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 것에서 시작합니다.

안오디제이션 은 무엇 이며, 왜 레이저 표기 작업 방식 을 변화 시키는가

애노딩은 알루미늄 표면을 알루미늄 산화질 (Al2O3) 의 층으로 변환하는 전기 화학 과정이다. 이 산화질 층은 기본 알루미늄으로 들어가고 밖으로 자란다.이 구조를 만드는:

딱딱한:알루미늄 산화물은 알루미늄 금속보다 훨씬 단단합니다. 그래서 소금 표면은 긁히는 것을 견딜 수 있습니다.
포러스 (밀착하기 전에):염화 과정은 구멍이 있는 세포 구조를 만듭니다. 이 구멍들은 염색을 염화시키는 색을 수용합니다. 염색 후,포어는 일반적으로 뜨거운 물이나 압축 화합물로 봉인되며 염색체를 고정합니다..
광학적으로 다른 것:소금층은 그 밑에 있는 기본 알루미늄보다 다른 레이저 흡수 특성을 가지고 있습니다.

레이저 상호 작용: 실제 로 일어나는 일

섬유 레이저로 고금 알루미늄을 표시할 때, 표적이 되는 것은 고금층이 아니라목표는 주위 표면과 대조를 생성하기 위해 표시된 영역 내에서 소금층을 수정하거나 제거하는 것입니다. 산화층을 통해 기본 알루미늄으로 침투하지 않고, 그리고 표시 경계에 인접한 소금 표면을 열적으로 손상시키지 않고.

매개 변수에 따라 두 가지 주요 표시 메커니즘이 발생합니다.

선택적 산화층 변경:낮은 에너지 펄스는 고연층을 가열하여 물질을 제거하지 않고 국소화 된 색상 변화 또는 백색을 유발합니다. 이것은 어두운 고연 표면에 밝은 색의 표시를 생성합니다.이 메커니즘은 염료 또는 산화체 구조 자체의 열 변형을 포함합니다..
산화층 절제:더 높은 에너지의 펄스는 표기된 영역 내에서 고금층을 완전히 제거 (부기화 또는 방출) 하고, 아래의 알루미늄을 노출시킵니다.노출 된 알루미늄은 밝은 은색에 반해서 색상 안오디즈이것은 높은 콘트라스트 추적성 마크에 대한 가장 일반적인 메커니즘입니다.

결정적 경계는:레이저 에너지는 산화층을 깨끗하게 제거하기에 충분하지만 주변 산화체를 과열하거나 기본 알루미늄을 녹여 또는 태울 정도로 높지 않아야합니다.또는 표시 경계를 벗어난 애노디즈를 손상시키기 위해 옆으로 열을 퍼뜨립니다..

왜 MOPA 레이저 는 고화 된 알루미늄 에 표준 Q-스위치 된 섬유 를 능가 하는가

표준 Q 스위치 섬유 레이저는 고정 된 펄스 기간을 가지고 있습니다.80~200 나노초이러한 펄스 기간에서 에너지는 열 확산에 비해 충분히 느리게 전달되며 열은 펄스 중심에서 각 펄스 동안 주변 물질로 옆으로 퍼집니다.소금 알루미늄, 이 측면 열 확산은 다음과 같은 원인이 됩니다:

표지 경계 주변 안오디즈의 연소 및 열 변색
표지의 가장자리에 있는 불일치한 절단 깊이
미세한 특징, 텍스트 및 작은 QR 코드에서 깨끗한 기하학적 가장자리를 얻는 데 어려움을 겪는 경우

MOPA 의 장점

MOPA 레이저는 폭넓은 범위에서2나노초에서 수백나노초까지짧은 펄스 기간 (2~30 나노초), 에너지는 너무 빨리 저장되어 열 확산이 펄스가 끝날 때까지 열을 크게 퍼뜨릴 수 없습니다. 결과는:

더 날카롭고 깨끗한 표시 경계 주변 안오디즈의 최소 열 영향을 지역
동일한 물질 제거를 위해 펄스 당 총 열 입력을 낮추고 열 손상의 축적을 줄이십시오.
절제 깊이에 대한 더 나은 제어

소미한 특징에 대한 가장자리 품질과 대조가 중요한 고연 알루미늄 표시용으로 로고, 일련 번호, 2차원 코드 및 장식 표시 등짧은 펄스 기간을 가진 MOPA는 기술적으로 선호되는 구성입니다.

주의:주어진 안오디제 알루미늄 부품에서 최적의 결과를 얻는 특정 펄스 지속 시간은 안오디제 두께, 염료 유형, 밀폐 방법 및 알루미늄 합금에 달려 있습니다.이는 공급자마다, 심지어 팩 출하에서도 크게 달라집니다.생산 재료에 대한 샘플 테스트는 항상 필요합니다.

주요 매개 변수 와 그 영향

1펄스 기간

논의 된 바와 같이, 더 짧은 펄스 기간은 옆 열 확산을 줄이고 가장자리의 품질을 향상시킵니다. 대부분의 안오디제 알루미늄 표시 응용 프로그램에서,4~20 나노초 범위좋은 결과를 낳는 경향이 있지만, 이것은 당신의 특정 자료에 검증되어야 합니다.

너무 긴 맥박 지속:표지 경계 주변의 애노디즈의 연소와 변색; 찢어진 또는 "불명확한" 표지 가장자리; 불일치한 대조.
너무 짧은 맥박 지속:어떤 경우에는 매우 짧은 펄스가 결합 효율을 감소시킵니다. 레이저는 실용적인 스캔 속도에서 안오디즈를 완전히 제거 할 수있는 펄스 당 충분한 에너지를 공급하지 않을 수 있습니다.매개 변수 매트릭스의 일부로 최적화.

2레이저 파워와 스캔 속도 (플루엔스)

유동성 (Fluence) 은 단위 면적당 전달되는 에너지로, 절단 깊이와 마크 콘트라스트의 주요 원동력이다. 유동성은 전력, 스캔 속도, 주파수 및 점 크기의 조합에 의해 제어된다.

너무 낮은 유동성불충분한 절제; 애노다이즈가 완전히 제거되지 않고, 대조가 낮고, 표시는 불일치하거나 얇은 각도에서 보이지 않습니다.
너무 높은 유동성과잉 제거; 기본 알루미늄이 가열되어 녹거나 변색 할 수 있습니다. 표시는 화상을 보이고 가장자리가 거칠고 표지를 둘러싼 영역은 열 손상을 보입니다.

표본 물질에 체계적인 전력 속도 행렬을 사용하여 올바른 유류 창을 설정합니다.

3빈도 (반복률)

더 높은 주파수는 초당 더 많은 펄스와 주어진 스캔 속도에서 더 밀도가 높은 펄스 중복을 의미합니다.

더 높은 주파수와 빠른 스캔 속도:표지 밀도를 잘 조절할 수 있어
높은 주파수, 느린 스캔 속도:펄스 사이에 열 축적의 위험이 높고 열 손상을 증가시킵니다. 주파수는 스캔 속도와 직접 상호 작용하여 동시에 최적화해야합니다.

4포커스 위치

레이저 스팟은 정밀하게 소화 된 표면에 집중되어야 합니다. 소화 된 빔은 더 큰 스팟 크기와 낮은 전력 밀도를 가지고 있습니다.절제 효율을 줄이고 모호한 가장자리에 낮은 콘트라스트 마크를 생성합니다.생산 전에 각 재료에 시험 표시를 통해 초점 정확도를 확인합니다.

5. 패턴을 채우고 래치 간격

면적 채우기 (로고, 고체 영역) 에서, 래치 간격 (접근 스캔 라인 사이의 거리) 은 커버리지 균일성을 결정한다.

너무 넓은 거리를 두면 찢어지지 않은 줄무늬가 남습니다.
너무 좁은 거리는 열 축적을 증가시킵니다.
전형적인 출발점:시험 결과에 따라 조정된 점 직경에 대략적으로 해당하는 래치 간격

흔히 발생하는 실패 방법 과 그 원인

실패 모드	외모	주요 원인	권고 된 해결책
1. 타는 & 변색	갈색, 노란색, 또는 검은 화상을 경계 주위에.	• 펄스 기간 이 너무 길다 • 너무 높은 유동성 • 스캔 속도 가 너무 느리다	• MOPA 짧은 펄스로 전환 • 전력 감소 / 속도 증가 • 빈도 가 낮다
2불충분한 대조성	마크는 희미하고 눈에 잘 띄지 않거나 각도에서 읽기가 어렵습니다.	• 유동성 이 너무 낮다 • 비중이 쏠린 빔 • 호환되지 않는 애노이드형	• 전력을 증가 / 속도를 줄여 • 초점 위치 확인 • 생산용 표본에 대한 시험
3낡은 마크 에즈	글이나 세세한 특징은 톱니가 있고 모호한 경계를 가지고 있습니다.	• 옆 으로 열 이 퍼지는 것 • 일관성 없는 애노이드 두께 • 기계적 진동	• 심장 박동 기간 을 단축 시킨다 • 기계적 안정성 검사 • 코너 파워 보상 사용
4기본 금속 손상	표지 안에 노출된 알루미늄은 구멍이 있고 거칠거나 색이 변합니다.	• 과대 한 유창성 • 높은 에너지로 여러 번 통과 • 너무 얇은 애노이드	• 유창 함 을 줄이십시오 • 한 번 통과 한계 • 안오디제 두께 스펙 확인
5나쁜 마크 영구성	표시는 청소, 사용 또는 자외선 노출로 시간이 지남에 따라 사라집니다.	• 불완전 한 절제 (반층 잔해) • 염색물 을 제거 하는 것 대신 흰색 을 닦는 것	• 완전한 절제 깊이를 확인합니다 (프로필로미터/마이크로스코프) • 업계 표준에 맞게 검증

안오디제 알루미늄 표시가 일반적 인 응용 프로그램

소비자 전자제품:노트북 케이스, 전화 프레임, 태블릿 장치는 높은 콘트라스트, 미용적으로 흠없는 일련 번호와 규제 표시가 필요합니다.
의료기기:유니크 디바이스 식별 (UDI) 표시 안오디제 알루미늄 기기 손잡이 및 하우스, 엄격하게 ISO / FDA 가독성 및 영구성 요구 사항을 충족.
항공우주 및 국방:공격적인 청소 프로토콜과 환경 노출에 살아남아야 하는 구조 부품의 부품 추적성
스포츠용품 및 야외용품:자전거 프레임, 등반 장비 및 총기 부품에 영구적인 로고와 안전 표시
산업용 장비:높은 내구성을 필요로 하는 자산 태그, 캘리브레이션 패널, 이름판.

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