با توجه به پیشرفت صنعت و تکنولوژی و همچنین نیاز به دستگاه های مدرن و کارآمد، مدتی است که دستگاه حکاکی لیزری جهت حکاکی و رهگیری محصولات استفاده می شود.
علت محبوبیت دستگاه لیزر حکاکی سرعت، کیفیت و زیبایی ، دقت بالا برای حکاکی قطعات بسیار کوچک و هزینه نگهداری بسیار پایین آن می باشد.
حک لیزری با استفاده از یک پرتو متمرکز نور بر روی سطح ماده انجام می شود این پرتو متمرکز یک ناحیه مشخص را هدف قرار می دهد ، با برخورد پرتو به سطح ماده اثرگذاری(متن،تصویر،لوگو و بارکد) صورت می گیرد و به دستگاه لیزر حکاکی اجازه می دهد که حکی دقیق، با کنتراست و کیفیت بالا ایجاد کند که به راحتی قابل اسکن و خوانش باشد.
سورس دستگاه حکاکی لیزری یک پرتو لیزر دقیق و متمرکز تولید می‌کند و عملیات حکاکی ، با دقت وضوح لبه عالی را ممکن می‌سازد. دستگاه حکاکی لیزری برای مشاغلی که به حکاکی و نشانه گذاری طرح‌های پیچیده، حکاکی کاراکترهای کوچک و بارکد نیاز دارند ایده‌آل است. پرتوهای لیزر می توانند اثر دائمی را بر روی سطوح مختلف مواد از جمله فلزات، پلاستیک و غیره ایجاد کند، در حال حاضر دستگاه حکاکی لیزری بهترین انتخاب برای حکاکی قطعات مختلف است.
پرتو لیزر پس از گذر از سورس ، توسط فیبر به کلیمیتور انتقال داده میشود سپس پرتو متمرکز شده به گالوانومتر می رسد و توسط آینه هایی که دارای موتورهای بسیار پر سرعت هستند ، پس از گذر از لنز و رسیدن به حداکثر تمرکز به سطح ماده مورد نظر تابیده می شود . تمام این مراحل با استفاده از کنترل برد BJJCZ و نرم افزار EZCAD2 انجام می شود.
لنزها سایزهای مختلفی دارند که متناسب با ابعاد قطعات و محیط حکاکی می توان از لنز سایز 50*50 میلیمتری تا حداکثر 300*300 میلیمتری استفاده کرد، انتخاب سایز متناسب با نیاز در بهبود کیفیت و حکاکی و بالا بردن راندمان دستگاه حکاکی لیزری تاثیر گذار است، برای مثال اگر برای اجرای یک حکاکی با ابعاد 9*7 سانتی متر از لنز 30*30 سانتیمتر استفاده شود و 3 خط با 22 کاراکتر و 1 لوگو در طرح مورد نظر وجود داشته باشد، زمان تقریبی حکاکی حدود 3 الی 4 دقیقه خواهد بود ولی اگر برای این طرح لنز مناسب این ابعاد انتخاب شود ( لنز 11*11 ) زمان تقریبی حکاکی 1 الی 1.5 دقیقه خواهد بود.
دستگاه لیزر حکاکی سرعت حکاکی بالاتری از سایر فناوری های حکاکی را ارائه می دهد. با دستگاه حکاکی لیزری به راحتی می توان طرح ها و نقش های مختلف را در مدت زمان کوتاهی روی مواد ایجاد کرد، با بهره وری و کارایی بالاتر و ضایعات و خرابی کمتر قطعات.دستگاه حکاکی لیزری با ایجاد حرارت در طول موج و فرکانس مشخص و بدون آسیب به قطعه ایجاد اثر می کند.
علائم ایجاد شده توسط دستگاه لیزر حکاکی معمولاً دائمی هستند و بر اثر عوامل محیطی مانند دمای پایین، گازهای اسیدی یا قلیایی ، قرار گرفتن در معرض خورشید ، رطوبت و … تحلیل نمی روند. بنابراین به دلیل دوام در صنایع قطعه سازی مانند خودروسازی و هوافضا مورد توجه قرار گرفته اند. حکاکی های دائمی و با دوام ، تولیدکنندگان را قادر می سازد تا محصولات خود را ردیابی و شناسایی کنند
امروزه می توان با استفاده از دستگاه لیزر حکاکی بر روی متریال های مختلف ، همچون انواع فلزات، ABS ، PVC ، پلاستیک و لاستیک ، رزین و پلکسی گلس ، چرم و غیره حکاکی انجام داد.
برای آشنایی بیشتر با نحوه عملکرد دستگاه لیزر در ادامه ویدیویی از نحوه کارکرد دستگاه حکاکی لیزر قرار گرفته است.
اجزای دستگاه حکاکی لیزری
در این مطلب به صورت خلاصه به معرفی قطعات دستگاه حکاکی لیزری و عملکرد آنها می پردازیم.
1.سورس : لیزرهای فایبر از فناوری نور پمپی یا همان دیودهای لیزر استفاده می کنند . این دیودها نوری را منتشر می کنند که به کابل ( فیبر ) نوری ارسال می شوند . سپس اجزای نوری داخل کابل باعث تقویت و تولید یک طول موج خاص می شود و در نهایت پرتو لیزر تولید و آزاد می شود.
کیفیت فیبر نوری برای انتقال حداکثری و با کیفیت نور از سورس به کلیمیتور بسیار مهم است.
نور لیزر با طول موج مشخص ایجاد می شود طول موج تولید شده توسط فیبر دوپینگ و متفاوت از عنصر دوپینگ است. به عنوان مثال، لیزرهای فیبر دوپ شده با ایتربیوم، طول موج 1064 نانومتر تولید می کنند و برای کاربردهایی مانند علامت گذاری لیزری و تمیز کردن لیزری مانند دستگاه لیزر زنگ زدا استفاده می شوند. عناصر دوپینگ مختلف طول موج های متفاوتی تولید می کنند زیرا ذرات خاص فوتون های خاصی را آزاد می کنند. به این ترتیب، فوتون های تولید شده در لیزر همگی دارای طول موج یکسان هستند.
این توضیح می دهد که چرا هر نوع لیزر فایبری یک طول موج خاص و فقط آن طول موج تولید می کند و به همین دلیل انواع دستگاه حکاکی لیزری کاربردهای متفاوتی دارند و مواد مختلف را با استفاده از انواع لیزر می توان حکاکی کرد برای مثال برای حکاکی پلاستیک سورس لیزر با طول موج 532 کیلوهرتز مناسب است.
2.برد BJJCZ : کنترل سریع و بدون تاخیر سیستم اسکن و لیزرها از طریق رابط USB امکان پذیر می کند. برای اجرای داده های ارسال شده توسط کنترل برد به کامپیوتر، نرم افزار EZcad یکی از بهترین نرم افزار های تولید شده است که علاوه بر کاربری آسان و عدم پیچیدگی، بسیاری از امکانات نرم افزارهای طراحی را در خود جای داده است.
3.سوییچینگ ها : 24 ولت برای سورس لیزر استفاده می شود ، 15 ولت برای گالوانومتر و 5 ولت برای کنترل برد استفاده می شوند. تمامی سوییچینگ های استفاده شده در دستگاه حکاکی لیزری از برندهای با کیفیت و معتبر جهانی هستند.
4.کلیمیتور : کلیمیتور قطعه متصل به انتهای فیبر نوری است که نور تولید شده توسط سورس را متمرکز کرده و پس از تنظیم اندازه قطر نور ، پرتو را به سمت آینه های درون گالوانومتر پرتاب می کند.
کلیمیتورهای فایبر کار یکسانی را انجام می دهند و بسته به نحوه اتصال آنها به فیبر در دو نوع مختلف وجود دارد: نوع اول آنهایی هستند که می توانند مستقیماً به الیاف لخت متصل شوند. این راه حل مقرون به صرفه و فشرده است، اما منجر به اتصال دائمی بین فیبر و کلیمیتور می شود. نوع دوم دارای یک رابط مکانیکی است که برای اتصال فیبر طراحی شده است.
کلیمیتورهای انعکاسی نور را با انعکاس آن از یک آینه منحنی یا مجموعه ای از آینه ها هماهنگ می کنند. این آینه برای انعکاس پرتوهای نور ورودی به گونه‌ای است که از کلیمیتور به موازات یکدیگر خارج می‌شوند.
کلیمیتورهای فیبر نوری برای پرتاب نور از یک فیبر نوری و تبدیل به یک پرتو هماهنگ با قطر پرتو و اندازه نقطه مشخص استفاده می شود و می توانند به صورت معکوس برای متمرکز کردن نور استفاده شوند. در اصل، با استفاده یک لنز این کار انجام می شود. با این حال، برای این منظور، انتهای فیبر باید به طور ایمن در فاصله ای از لنز قرار گیرد که تقریباً معادل فاصله کانونی آن است.
کلیمیتورهای انعکاسی به طور گسترده در کاربردهای با کیفیت بالا مانند دیودهای لیزری، سیستم‌های حسگر و ارتباطات نوری استفاده می‌شوند.
5.گالوانومتر : گالوانومتر چگونه کار می کند ؟ پرتو لیزر بعد از ورود به گالوانومتر به آینه های اسکن ( دو عدد آینه موتور دار در داخل گالوانومتر وجود دارد ) برخورد می کند و با زاویه بازتاب آینه ها که توسط کامپیوتر کنترل می شود روی سطح ماده تابیده می شود.
در یک سطح دو بعدی آینه X اسکن و حکاکی افقی را انجام می دهد و آینه Y اسکن و حکاکی عمودی را انجام می دهد و با هدایت پرتو، حکاکی را بر روی سطح ایجاد می شود.
6.لنز F-theta : لنزهای F-theta برای متمرکز کردن پرتو لیزر و تابیده شدن آن به یک سطح صاف دو بعدی طراحی شده اند. این نوع لنزها اغلب در یک سیستم اسکن ( گالوانومتر ) دارای دو آینه استفاده می شوند و برای شبیه‌سازی، یک نقطه دیافراگم دقیقاً در بین دو آینه قرار می‌گیرد.
7.ستون: ستون دستگاه یک قطعه آلومینیومی است که بیم پث روی آن قرار می گیرد و با توجه به درخواست متقاضی، با ارتفاع متفاوت ارایه می گردد البته گاهی با در نظر گرفتن سایز لنز مورد استفاده و ارتفاع قطعه ای که برای حکاکی در نظر گرفته شده است نیاز است که ستون دستگاه ارتفاع بیشتری داشته باشد.
در ایران حک ستون دستگاه ها در دو سایز استاندارد 50 سانتی متر و 80 سانتی متر و یک سایز سفارشی 110 سانتی متری ارایه می گردد.ستون 50 سانتی معمولا در دستگاه حکاکی لیزری 30 وات و دستگاه حکاکی لیزری رومیزی استفاده می شود و ستون 80 سانتی در دستگاه 50 وات کاربرد دارد، ابعاد حکاکی و ارتفاع قطعه در انتخاب ستون موثر است.
تنظیم ارتفاع به دو صورت انجام می شود ، در حالت اول و استاندارد ، ارتفاع به صورت دستی و با چرخاندن یک ورنیه که بالای ستون قرار گرفته است انجام می شود و در حالت دوم تنظیم ارتفاع به صورت برقی و با استفاده از کلیدهای تعبیه شده روی دستگاه انجام می شود ، حالت دوم به صورت سفارشی روی دستگاه نصب می گردد.
7. بیم پث : بیم پث ( Beam Path ) یا مسیر نوری همان قطعه ای است که گالوانومتر به آن متصل شده است. بیم پث روی قطعه نگهدارنده ای که به ستون متصل و نصب می شود، برای ساخت بیم پث از آلومینیوم آنودایز شده استفاده شده است تا وزن قطعه کمتر شود تا جابجایی بیم پث بر روی ستون دستگاه حکاکی لیزری آسان تر انجام شود.
نحوه کارکرد دستگاه حکاکی لیزری
سورس دستگاه حکاکی لیزری، نور خام تولید شده توسط دیودها را طی فرآیندی به پرتو لیزر تبدیل می کند و از طریق فیبر نوری پرتو را به کلیمیتور انتقال می دهد بعد از متمرکز شدن پرتو توسط کلیمیتور ،پرتو به سمت گالوانومتر هدایت می شود.درون گالوانومتر آینه هایی(از جنس کاربید سیلیکون) با زاویه مشخص قرار دارند، هرکدام از این آینه ها به موتور کوچکی متصل هستند که وظیفه هدایت پرتو را به عهده دارند یکی از آینه ها حرکت افقی و دیگری حرکت عمودی را در یک سطح دو بعدی انجام می دهند.
اطلاعات شامل تصاویر ،نوشته ها و غیره توسط نرم افزاری که در کامپیوتر دارد به کنترل برد دستگاه حکاکب لیزری ارسال می شود و فرمان لازم توسط کنترل برد به آینه ها ارسال شده و بعد از این مرحله پرتو را به لنز می رسد و پرتو از طریق لنز تقویت می شود و سپس عمل حکاکی صورت می گیرد.
مزایای استفاده از دستگاه حکاکی لیزری
1-قدرت حکاکی بالا : با توجه به درصد بالای تبدیل انرژی به پرتو و فوکوس بالا در دستگاههای لیزر فایبر ، این نوع لیزرها قادر به انجام حکاکی با قدرت بالا هستند ، البته به دلیل استفاده از نرم افزار کامل و با کیفیت و دسترسی ها ایجاد شده برای تنظیم پارامترهای اجرایی ، می توان راندمان بالایی از تبدیل توان دستگاه حکاکی لیزری دریافت کرد.
2-کیفیت حکاکی بالا : دستگاه حکاکی لیزری فایبر با توجه به تولید یک پرتو ظریف و دقیق که قابلیت تنظیم در فرکانس های مختلف را دارد ، امکان حکاکی حروف ، اعداد ، فایل های وکتور را فراهم کرده است .
3- سرعت بالا : به دلیل استفاده از هد اسکنر super speed و تکنولوژی لیزری ، دستگاه حکاکی لیزری می تواند با سرعت بالا حکاکی را انجام دهد برای مثال برای حکاکی نوشته ای با 14 کاراکتر و طول 7 سانتی متر و عرض 1 سانتیمتر به زمانی حدود 3.5 تا 4 ثانیه نیاز است .
4-کاربری آسان : با توجه به استفاده از نرم افزار EZCAD2 در دستگاه حکاکی لیزری و دسترسی ها و قابلیت های این نرم افزار برای نوشتن حروف و اعداد با فونت های مختلف ، نوشتن اعداد ، طراحی و ایجاد اشکال هندسی ، پشتیبانی از انواع فایلها و پسوندهای مختلف ، قابلیت بارگذاری تصاویر و فایلهای وکتور ، وارد کردن تاریخ ، ساعت ، سریال نامبر ، بارکد و غیره ایجاد شده و مجموع این امکانات کار با دستگاه لیزر را آسان کرده است .
5- مصرف انرژی پایین : برای استفاده از دستگاه حکاکی لیزری فقط به برق 220 ولت 50/60 کیلو هرتز احتیاج است. یعنی برق خانگی ، حتی گاهی مصرف برق دستگاه حکاکی لیزری از مصرف انرژی بعضی لوازم خانگی کمتر است و با توجه به قیمت پایین برق در کشور ما، بنابراین هزینه مصرف برق بسیار ناچیز است.
6-هزینه نگه داری بسیار پایین : دستگاه حکاکی لیزری نیاز به تعویض قطعات یا روغن کاری ندارد و فقط باید در برابر براده فلزات و گرد و غبار تمیز نگهداری شود و از ریختن مایعات یا ضربه زدن به دستگاه حکاکی لیزری جلوگیری شود .
کاربرد دستگاه حکاکی لیزری
1-صنایع خودرو سازی : صنعت خودروسازی برای داشتن قابلیت ردیابی و ایجاد مسیر پیگیری به عنوان یک استاندارد در رابطه با حکاکی لیزری قطعات پیشرو بوده است. اگر نقصی در یک خودرو پیدا شود، سازنده باید تمام قطعات معیوب را شناسایی کند و زمان و مکان تولید آن قطعات را ردیابی کند. دستگاه لیزر حکاکی با ایجاد علائم واضح و دائمی حاوی تمام اطلاعات مربوطه نقش اساسی در تضمین این قابلیت را دارد.
برای شناسایی مدل خودرو ،برند و کشور مبدا با استفاده از دستگاه حکاکی لیزری پلاکها و حکاکی ها انجام می شود. از حکاکی لیزری برای حکاکی شماره سریال بر روی قطعات خودرو استفاده می شود تا در صورت گم شدن یا سرقت قابل ردیابی باشد.
2-صنایع هوا و فضا : اغلب حکاکی ها و برش های بسیار دقیق در این صنعت توسط دستگاه لیزر انجام می شود.
3-حکاکی و برش طلا و نقره
در فرایند تولید قطعات طلا و نقره ، از دستگاه حکاکی لیزری برای برش و حکاکی انواع انگشتر ها و پلاک ها و غیره استفاده می شود. برای برش طلا با دستگاه حکاکی لیزری باید در قسمت تنظیمات قدرت را بر روی 80 درصد، سرعت 150 ، فرکانس 30 و تعداد دور 60 تنظیم شود و برای حکاکی لیزری می توان با تغییر سرعت و قدرت دستگاه لیزر طیف رنگی دلخواه ( از رنگ روشن تا سیاه ) را ایجاد کرد. برای حکاکی و برش طلا استفاده از دستگاه لیزر حکاکی 50 وات مناسب تر است.
4-صنعت تبلیغات :
هدایا اگر معنادار باشند بر ارزششان افزوده می شود و بر اساس منحصر به فرد بودن طراحی، می توانند ارزشمند تر شوند. تابلوها با خط زیبا برای برخی افراد می تواند هدیه جذابی باشد. می توان با استفاده از دستگاه حکاکی لیزری فایبر محصولات و طرح های خلاقانه مختلفی ایجاد کرد. مانند حکاکی بر روی انواع قلم و خودکار، پلاکهای سررسید، حکاکی انواع پلاک رومیزی برای معرفی مدیران و کارمندان به ارباب رجوع و حکاکی پلاک های نام و شماره اتاق، همگی توسط دستگاه حکاکی لیزری انجام می شود.
5-صنایع تولید و بسته بندی : علامت گذاری محصولات نقش مهمی در شناخته شدن و زیبایی بصری محصول دارد ، با استفاده از دستگاه لیزر حکاکی می توان انواع اطلاعات را بر روی محصولات و بسته بندی ها انجام داد و یا محصولی که بطور اختصاصی برای یک فروشگاه یا شرکت مصرف کننده تولید شده را بطور خاص و منحصر به همان مصرف کننده حکاکی کرد.
6-پزشکی : در صنایع تولید تجهیزات پزشکی از دستگاه لیزر حکاکی برای علامت گذاری و حکاکی اطلاعات قطعه مانند جنس قطعه، گرید، خلاصه کاربرد و غیره بر روی محصولات استفاده می شود. غالبا در ساخت و تولید لوازم و دستگاههای پزشکی ، درج اطلاعات بر روی قطعات و دستگاه ها توسط دستگاه حکاکی لیزری انجام می شود.
7-الکترونیک : از دستگاه حکاکی لیزری در صنایع الکترونیک برای نشانه گذاری و حک اطلاعات محصول مانند شماره سریال محصول، نشانه گذاری و ایجاد طرح روی کلیدهای محصولات، ساعت و تاریخ تولید، محل تولید، خط تولید و مجموعه تولید کننده و حک لوگو تولید کننده استفاده می شود. یکی از کاربردهای دستگاه حکاکی لیزری درکارخانه های تولیدی محصولات و لوازم خانگی مانند انواع محصولات صوتی و تصویری است.
8-سیم وکابل : با توجه به سرعت بالای دستگاه لیزر حکاکی، برای علامت گذاری و درج اطلاعات بر روی انواع کابل ها مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این دستگاه برای حکاکی تگ کابل نیز استفاده می شود معمولا تگ کابل از جنس استنلس استیل ساخته می شود و زیر نور زیاد ، بازتاب آینه ای دارد. با دستگاه حکاکی لیزری می توان حکاکی خوانا ایجاد کرد که در محیطهای پر نور یا در محیطهای کم نور قابل رویت و خوانا باشند.