نشانه‌گذاری لیزری, به عنوان یک فناوری پردازش مدرن با دقت بالا و بدون تماس، به طور گسترده در زمینه‌های متعددی مانند پردازش فلزات، تراشه‌های الکترونیکی، محصولات پلاستیکی و دستگاه‌های پزشکی به کار رفته است. این فناوری به دلیل ماندگاری، وضوح بالا و سازگاری با محیط زیست مشهور است. با این حال، بسیاری از کاربران ممکن است یک عامل کلیدی را نادیده بگیرند: شرایط محیطی. نشانه‌گذاری لیزری در خلاء انجام نمی‌شود. حتی کوچکترین تغییرات در محیط اطراف می‌تواند مانند یک "دست نامرئی" عمل کرده و به شدت بر اثر نشانه‌گذاری نهایی، طول عمر تجهیزات و پایداری پردازش تأثیر بگذارد.
این مقاله به طور سیستماتیک تجزیه و تحلیل می‌کند که چگونه عوامل محیطی مانند دما، رطوبت، تمیزی، لرزش و منبع تغذیه بر فرآیند نشانه‌گذاری لیزری تأثیر می‌گذارند و راه‌حل‌های مربوطه را ارائه می‌دهد.
I. دما: سنگ بنای پایداری حرارتی
خود لیزر یک منبع گرما است و حالت کار آن نسبت به دمای محیط بسیار حساس است.
تأثیر بر لیزرها: اکثر لیزرهای فیبری و لیزرهای CO2 دارای محدوده دمای عملیاتی بهینه (معمولاً بین 15 درجه سانتی‌گراد و 25 درجه سانتی‌گراد) هستند. دمای محیط بیش از حد بالا می‌تواند بار سیستم خنک‌کننده داخلی لیزر را افزایش دهد، راندمان خنک‌کنندگی را کاهش دهد و ممکن است باعث تضعیف توان لیزر، تخریب کیفیت پرتو خروجی (تخریب حالت) و حتی فعال شدن حفاظت از گرمای بیش از حد و خاموش شدن شود. اگر دما خیلی پایین باشد، ممکن است باعث یخ زدن آب خنک‌کننده (برای تجهیزات خنک‌شونده با آب) و آسیب دیدن اجزای دقیق شود.
تأثیر بر اجزای نوری: نوسانات شدید دما می‌تواند باعث انبساط و انقباض حرارتی اجزای نوری مانند لنزهای متمرکزکننده و گالوانومترها شود. این امر باعث تغییر انحنا و موقعیت نسبی لنز می‌شود و منجر به انحراف طول کانونی و اعوجاج نقطه می‌شود. این امر به صورت خطوط نشانه‌گذاری ضخیم‌تر، عمق ناهموار و الگوهای کلی تحریف شده ظاهر می‌شود.
تأثیر بر مواد: مواد مختلف پاسخ‌های حرارتی متفاوتی به لیزرها دارند. دمای محیط دمای اولیه قطعه کار را تغییر می‌دهد و در نتیجه بر راندمان آن در جذب انرژی لیزر تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، در محیط‌های سرد، قطعات فلزی ممکن است برای رسیدن به عمق نشانه‌گذاری یکسان، به توان لیزر بالاتری نیاز داشته باشند که این امر باعث افزایش عدم قطعیت فرآیند می‌شود.
راه حل
تجهیزات را در یک کارگاه کنترل‌شده با دما که مجهز به تهویه مطبوع است، نصب کنید.
اطمینان حاصل کنید که سیستم خنک‌کننده لیزر (خنک‌شونده با هوا یا آب) به درستی کار می‌کند و به طور منظم آن را نگهداری کنید.
قبل از پردازش، اجازه دهید تجهیزات برای مدتی گرم شوند تا به حالت پایدار حرارتی برسند.
II. رطوبت: تهدیدات پنهان خوردگی و تراکم
رطوبت موجود در هوا، به ویژه رطوبت بالا، "قاتل نامرئی" تجهیزات لیزری است.
خطر تراکم: هنگامی که دمای محیط کمتر از دمای نقطه شبنم باشد، بخار آب موجود در هوا روی سطوح فلزی سرد متراکم می‌شود و به قطرات آب تبدیل می‌شود. هنگامی که آب تراکم در محفظه لیزر، روی سطح لنزهای نوری یا حتی داخل سر خروجی لیزر تشکیل شود، عواقب آن می‌تواند فاجعه‌بار باشد. هنگامی که لنز خیس می‌شود، با عبور لیزر از آن به سرعت گرم می‌شود و باعث ترک خوردن پوشش روی لنز و خرد شدن لنز می‌شود. آب متراکم همچنین می‌تواند باعث زنگ زدگی قطعات فلزی و اتصال کوتاه در مدارها شود.
تأثیر بر مواد: برخی از مواد (مانند چوب و برخی از پلاستیک‌ها) خودشان می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. هنگامی که قطعات کار مرطوب در معرض سوختن لیزر قرار می‌گیرند، تبخیر ناهمواری رخ می‌دهد و باعث می‌شود رنگ نشانه‌گذاری زرد یا سیاه شود (با کربنیزاسیون تشدید شده) یا منجر به یک اثر "هاله آب" تار در لبه‌ها شود.
راه حل
رطوبت را در کارگاه به شدت کنترل کنید. رطوبت نسبی ایده‌آل باید بین 40٪ تا 60٪ حفظ شود. می‌توان از یک رطوبت‌گیر صنعتی استفاده کرد.
هنگامی که تجهیزات روشن نیستند، دمای اتاق دستگاه را 2-3 درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط نگه دارید تا از تراکم جلوگیری شود.
برای مواد جاذب رطوبت، باید قبل از پردازش، عملیات خشک کردن انجام شود.
III. تمیزی: "دشمن طبیعی" مسیرهای نوری
دستگاه نشانه‌گذاری لیزری یک دستگاه دقیق است که اپتیک، مکانیک و الکترونیک را ادغام می‌کند. هرگونه آلودگی کوچک، مسیر نور را مسدود یا پراکنده می‌کند.
آلودگی گرد و غبار: پودر فلز، زباله‌های پلاستیکی، گرد و غبار معمولی و سایر مواد معلق در هوا به لنزهای محافظ، لنزهای متمرکزکننده و آینه‌های گالوانومتر لیزر می‌چسبند.
اتلاف انرژی: لکه‌ها می‌توانند انرژی لیزر را مسدود و پراکنده کنند و در نتیجه انرژی مؤثر کافی توسط قطعه کار دریافت نشود و باعث شود نشانه‌گذاری کم‌عمق‌تر یا حتی غیرممکن شود.
آسیب نوری: آلاینده‌های روی لنز، انرژی لیزر را جذب کرده و گرما تولید می‌کنند و نقاط با دمای بالا ایجاد می‌کنند که به طور دائم پوشش لنز و بستر را می‌سوزانند.
کاهش دقت: گرد و غباری که روی ریل‌های راهنما و پیچ‌های سرب قرار می‌گیرد، سایش مکانیکی را تسریع کرده و بر دقت حرکت تأثیر می‌گذارد.
آلودگی شیمیایی: گازهای خورنده (مانند مه اسید و مه نمک) موجود در محیط‌های پردازش خاص، به آرامی فلزات و اجزای نوری در معرض دید تجهیزات را خورده و عمر مفید آنها را کوتاه می‌کنند.
راه حل
یک کارگاه نشانه‌گذاری مستقل و تمیز ایجاد کنید که از فرآیندهای تولید گرد و غبار مانند مهر زنی و برش جدا شده باشد.
لنزهای نوری را به طور منظم (بسته به ساعات کار یا در صورت نیاز) با اتانول بدون آب و کاغذ لنز تمیز کنید.
تجهیزات را به پوشش‌های محافظ مجهز کنید و هنگام کار، درهای محافظ را ببندید.
IV. لرزش و جریان هوا: مختل‌کننده‌های پایداری
نشانه‌گذاری لیزری به یک سیستم مسیر نوری بسیار دقیق متکی است و هرگونه لرزش کوچک، دشمن آن است.
تأثیر لرزش: اگر تجهیزات در نزدیکی پرس پانچ، دستگاه CNC یا فن بزرگ نصب شده باشند، لرزش از زمین به بدنه دستگاه نشانه‌گذاری منتقل می‌شود. این امر باعث می‌شود مسیر نوری جابجا شود و گالوانومتر تکان بخورد که به صورت تصاویر دوتایی، پلیسه و خطوط ناهمخوان در الگوی نشانه‌گذاری ظاهر می‌شود. کار در یک محیط لرزشی برای مدت طولانی به دقت موتور و یاتاقان‌های گالوانومتر آسیب جدی می‌رساند.
تأثیر جریان هوا: جریان هوای قوی (مانند دمیدن مستقیم فن، جریان هوا از درها و پنجره‌ها) می‌تواند در مسیر اگزوز دود و گرد و غبار تولید شده در طول فرآیند نشانه‌گذاری اختلال ایجاد کند که ممکن است باعث شود این آلاینده‌ها دوباره به سطح قطعه کار متصل شوند، ناحیه نشانه‌گذاری را آلوده کنند و منجر به یک اثر نشانه‌گذاری ناهموار شوند. در عین حال، جریان هوا باعث اختلالات جزئی در مسیر نوری نیز می‌شود.
راه حل
پدهای جذب‌کننده ضربه را برای تجهیزات نصب کنید یا آن را روی یک میز کار محکم و پایدار قرار دهید.
تجهیزات را از منابع لرزش بزرگ دور نگه دارید.
از اینکه خروجی هوای کولر یا فن مستقیماً به مسیر نور و ناحیه پردازش بوزد، خودداری کنید.
V. منبع تغذیه برق: منبع انرژی
منبع تغذیه پایدار و خالص، پیش‌شرط خروجی پایدار یک لیزر است.
نوسان ولتاژ: ولتاژهای بیش از حد بالا و پایین می‌توانند بر حالت کار منبع تغذیه لیزر تأثیر بگذارند و منجر به توان خروجی ناپایدار و عمق نشانه‌گذاری ناهموار شوند. نوسانات شدید ولتاژ حتی می‌تواند ماژول‌های برق یا کارت‌های کنترل برد را بسوزاند.
افزایش و تداخل: جریان‌های ناگهانی در شبکه برق و تداخل الکترومغناطیسی از سایر تجهیزات پرقدرت ممکن است باعث شود سیستم کنترل دستگاه نشانه‌گذاری منجمد شود یا از کار بیفتد و منجر به قطع پردازش یا محصولات معیوب شود.
راه حل
دستگاه نشانه‌گذاری لیزری را به یک تثبیت‌کننده ولتاژ و یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) مجهز کنید تا تداخل شبکه را فیلتر کرده و از قطع برق محافظت کند.
اطمینان حاصل کنید که تجهیزات به خوبی زمین شده‌اند.
تأثیر عوامل محیطی بر نشانه‌گذاری لیزری جامع و سیستماتیک است. برای دستیابی به تولید نشانه‌گذاری لیزری پایدار، کارآمد و با کیفیت بالا، نباید فقط بر تجهیزات و پارامترهای فرآیند تمرکز کرد.