Jan 13,2026
Системы маркировки волоконными лазерами работают с инфракрасной длиной волны 1064 нм, которая хорошо связывается с проводящими металлами благодаря свойствам теплового поглощения. Когда свободные электроны внутри металлических материалов поглощают энергию, они быстро преобразуют её в тепло. Это создаёт контролируемые изменения на поверхности, которые проявляются в виде окислительных эффектов, особенно при работе с нержавеющей сталью, образующей тёмные оксидные слои в процессе отжига. Преимущество этого метода заключается в том, что он не повреждает внутреннюю структуру материала. Сопротивление коррозии также остаётся неизменным — это особенно важно для производителей. Кроме того, скорость маркировки может быть примерно на 30 % выше по сравнению с традиционными УФ-лазерами при обработке таких металлов, как титан и алюминиевые сплавы. Для деталей, используемых в авиационных двигателях, хирургических инструментах или компонентах автомобильных двигателей, где недопустимы сбои, такие прочные и чётко видимые маркировки играют решающую роль в обеспечении контроля качества и требований прослеживаемости.
На длине волны 355 нм металлы обладают отражательной способностью более 80 %, особенно медь и полированный алюминий. Эта высокая отражательная способность значительно ограничивает количество поглощаемого света и его преобразование в тепло. Холодный процесс маркировки, эффективный для пластика, не вызывает интенсивного образования оксидов на таких проводящих материалах. Когда производители пытаются обойти это ограничение, увеличивая мощность или выполняя несколько проходов, они сталкиваются с такими проблемами, как появление мелких трещин, деформация поверхностей и нестабильность маркировки на разных деталях. Из-за этих фундаментальных физических ограничений УФ-лазеры попросту не являются экономически целесообразным решением для большинства промышленных задач маркировки металлов, где важна скорость производства, стабильность результатов от партии к партии и долговечность маркировки при эксплуатации в реальных условиях.
Волоконные лазеры могут маркировать проводящие металлы со скоростью, в три раза превышающей скорость традиционных УФ-систем. Например, они достигают около 700 мм в секунду на нержавеющей стали, в то время как УФ-системы с трудом достигают лишь 250 мм/с. Такой рост обусловлен лучшим поглощением фотонов с длиной волны 1064 нм. Испытания по стандарту ISO/IEC 15415 показывают, что эти лазеры создают чёткие, легко читаемые метки на всех типах поверхностей, включая изогнутые и текстурированные, фактически не удаляя материал. При испытаниях на титане авиационного класса маркировка волоконным лазером остаётся читаемой с видимостью около 95% после тестов с соляным туманом, тогда как компоненты, маркированные УФ-лазером, снижаются всего до 62%. Эти волоконные системы стабильно достигают разрешения символов 0,2 мм на анодированном алюминии и сохраняют более 90% контрастной стабильности в течение тысяч циклов термических и механических нагрузок на инструментальной стали. УФ-технология сталкивается с трудностями из-за высокой отражательной способности, что требует многократного прохода и приводит к образованию зон, подверженных тепловому воздействию, и размытым краям. Особенно это ощущается при работе со сплавами меди, где коэффициент отражения часто превышает 80%, что значительно усложняет контроль качества.
Отжиг волоконным лазером изменяет структуру поверхностных кристаллов в диапазоне от 500 до 900 градусов Цельсия, не удаляя при этом материал с самой детали. Этот процесс сохраняет целостность нижележащих слоев и поддерживает хорошие характеристики усталостной прочности. Независимые испытания показали, что нержавеющая сталь марки 316L после такой обработки сохраняет около 98 % своей первоначальной способности выдерживать циклические нагрузки. Однако картина существенно отличается для образцов, обработанных методом УФ-абляции. У них наблюдается снижение прочности примерно на 18 %, поскольку по всей структуре образуются микротрещины, как указано в исследовании, опубликованном в журнале Surface Engineering в прошлом году. Эти микротрещины становятся точками зарождения питтинговой коррозии, особенно когда детали подвергаются постоянным нагрузкам в течение длительного времени — это особенно важно для таких изделий, как медицинские импланты или оборудование, используемое в морских условиях. Нержавеющая сталь, маркированная волоконными лазерами, сохраняет защитное покрытие из оксида хрома, что позволяет ей выдерживать испытания соляным туманом более 1000 часов без признаков изменения цвета. Что же касается УФ-абляции, то в таких условиях она демонстрирует значительно более слабые результаты.
Что касается эксплуатационной экономичности, волоконные лазерные системы действительно выделяются. Твердотельные лазерные диоды работают более 100 тысяч часов без необходимости замены. Не нужно беспокоиться о нехватке газа, замене кристаллов или проблемах с оптикой частотного удвоения, которая постоянно требует внимания. Техническое обслуживание сводится в основном к регулярной очистке оптики, что снижает ежегодные расходы на обслуживание примерно на 70 процентов по сравнению с затратами компаний на УФ-лазеры или СО2-модели. Эти системы также не потребляют много энергии, обычно потребляя менее 2 киловатт электроэнергии. Для предприятий, выполняющих большой объем маркировки металла, все эти факторы в совокупности обеспечивают наиболее выгодные долгосрочные вложения и исключительную надежность в работе между сбоями.
Эксплуатационные расходы, связанные с УФ-лазерными системами, как правило, значительно выше по сравнению с альтернативами. Кристаллы третьей гармоники, используемые в этих системах, довольно быстро изнашиваются при обработке металлов и зачастую требуют замены уже через 8–12 месяцев, причём стоимость каждого нового кристалла составляет около 3500 долларов США плюс-минус небольшое отклонение. Кроме того, существуют проблемы с системами точного охлаждения, которые не только потребляют на 30–40 процентов больше энергии, но и создают дополнительные узлы, где могут возникнуть неисправности. Если учесть, что УФ-лазеры изначально стоят на 50–70 процентов дороже по сравнению с другими вариантами, становится понятно, почему многие компании испытывают трудности с получением достойной отдачи от своих инвестиций. Анализируя реальные отраслевые данные, большинство производителей отмечают, что маркировочное оборудование на основе УФ-лазеров приносит примерно на 35 процентов меньшую отдачу за пять лет по сравнению с волоконными лазерами при работе с такими материалами, как нержавеющая сталь и титан. Эта разница в основном объясняется постоянными затратами на техническое обслуживание, непредвиденными простоем и общим ростом счетов за электроэнергию, который накапливается со временем.
Волоконное лазерное маркирование работает с использованием инфракрасной длины волны 1064 нм, которая поглощается проводящими металлами, вызывая тепловые эффекты и приводя к окислению без повреждения структуры металла.
УФ-лазерная маркировка плохо справляется с металлами из-за высокой отражательной способности на длине волны 355 нм, что ограничивает поглощение света и приводит к нестабильным и менее долговечным меткам по сравнению с волоконными лазерами.
Волоконные лазеры обеспечивают более низкие затраты на обслуживание, длительный срок службы диодов свыше 100 000 часов и не требуют расходных материалов, что делает их более экономически выгодным выбором для промышленной маркировки металлов.
Системы УФ-лазеров связаны с высокой первоначальной стоимостью, частой заменой кристаллов, повышенными потребностями в охлаждении и обеспечивают более низкую рентабельность инвестиций по сравнению с системами волоконных лазеров.
EN
