CO2激光打標技術在金屬標記中的應用

    目前各種金屬的加工幾乎都使用Nd∶YAG激光器。然而低功率CO2激光器也能在多種金屬材料上打標，包括低碳鋼和不鏽鋼、鉻鎳鐵合金以及鈦等。由Synrad公司最近研製成功的60W風冷式CO2激光器具有脈衝上升時間快和光束質量高等特點，因而特別適合於金屬打標。這種激光器可與檢流計式打標頭組合構成一袖珍封裝係統。與YAG係統相比，該係統具有小軌跡和費用低的特點。麵對眾多工業領域對在各種金屬工件上打標的要求，如打印文字、圖形、條形碼或其他碼，CO2激光器將擁有巨大的應用市場。  

    在金屬上打標通常使用50～２００W的CO2激光器。打標的類型有表麵熔化型和非表麵熔化型兩種。在非表麵熔化中，當材料由聚焦激光束加熱時，由表麵氧化作用形成變色的標記；而在表麵熔化中，需要增加激光輻照能量以使金屬材料表麵熔化，熔化的金屬再凝固形成標記。形成的標記類型由激光能量輸入、打標的保護氣體種類和所用材料等因素決定。 

    用60W CO2激光器在316型不鏽鋼上打印的標記：表麵熔化型標記，非表麵熔化型標記因為在金屬上打標是一個高能處理過程，因此光斑尺寸越小，透鏡焦距越短,打出的標記質量就越高，打標周期也相對短。但這要以縮小整個打標場尺寸為代價。對於鋼材來說，最大的實用光斑直徑為300，最小約為100。這些光斑的大小使打標場的尺寸(直徑)分別約為4in和12in。100光斑的功率密度是300 靘 光斑的9倍。很明顯，透鏡焦距和打標場尺寸最小化能顯著縮短打標周期。 

    對於一給定的光學係統，激光器輸出的光束質量越高，聚焦後的光斑尺寸就越小，因而能提高加工效率。應該使用何種尺寸的光斑亦和標記本身的尺寸有關。對於大多數材料而言，最小字符的高度約為光斑尺寸的5倍，即100 靘 的光斑能產生高度為0.02in的字符。金屬表麵的光潔度是影響最終加工結果的重要因素之一。表麵粗糙度高的噴砂金屬，其光反射比光潔表麵少，因而打標時需要輸入的激光能量也少。裸鋁、赤銅和黃銅不能直接用低功率CO2激光器打標，但經過陽極氧化或噴塗的表麵可用較低功率(10W量級)的CO2激光器打印出清晰的標記。