技術解析:MOPA激光器在不銹鋼上的應用
Time: 2018-08-28 Reads: 1571 Edit: Admin
近幾年來,脈沖光纖激光器在激光標刻領域的應用發展迅速,其中在電子3C產品、機械、食品、包裝等領域的應用已經非常廣泛。

目前市面上應用于標刻的脈沖光纖激光器類型主要有基于調Q技術和MOPA技術。調Q光纖激光器在早些年之前就引入了國內,而MOPA脈沖光纖激光器則是近幾年才逐漸發展起來的一種更為新型的技術。

隨著激光應用技術的不斷進步,利用激光在不銹鋼上打印出各種炫彩奪目的色彩,這一應用已逐漸進入人們的視野。而這些看似縹緲奇幻的色彩,是否有跡可循?如何調整參數才能迅速得到想要的色彩?這一應用又對激光光源有著怎樣的要求?且跟隨我們的腳步,一起走進MOPA激光器不銹鋼彩色打標的精彩世界,一探究竟吧!

  不銹鋼顯色原理

  人的眼睛之所以能分辨出各種不一樣的顏色,其實是因為當光照射到物體表面時,反射不同波長的光,這些不同波長的光被肉眼細胞捕捉,經過大腦處理分辨,就產生了不同顏色的感覺?;貧w到不銹鋼這種材質,經過激光處理過后可以得到的各種色彩,其道理都是一樣的。

  從物理性狀來分析不銹鋼顯色的原理,不銹鋼被激光加工前后發生的變化不外乎三種方式:一是生成有色氧化物;二是經化學、電化學或激光作用下,在不銹鋼表面生成一層極薄的無色透明氧化膜,氧化膜產生干涉效應,則可在表面顯出色彩;三是同時存在有色氧化物和氧化膜的一種混合態。
  
MOPA激光器不銹鋼彩色打標

  MOPA激光器優勢則在于它的脈寬和頻率為獨立可調,調整其中一項并不會影響其他激光參數,這是Q-switch結構激光器所不具備。而MOPA結構這種特性,給不銹鋼彩色標刻帶了無限種可能。在實際打標操作中,脈寬,頻率,功率,速度,填充方式,填充間距,延時參數等這些因素都會影響色彩效果。這些參數的影響,會使得顏色變化的特征并不唯一,卻又是相互聯系,相互影響的。
  
親愛的讀者們,看到這么多激光設置參數是不是頓時頭就大了,無從下手?先別激動,小編會通過一系列的小文章來為您詳解這些不同參數對不銹鋼打彩的影響。

  下面給大家帶來的是關于頻率和功率對不銹鋼打彩的規律探究。

  前文有講到,脈寬和頻率,是MOPA激光器的特點,相互獨立可調;并且,這兩個參數在不銹鋼打彩上也是最具特色的兩個參量,他們之間的相互配合,能夠調出一個多彩的世界。今天我們故事介紹的主角,是他們中的一個,以及一個標刻輔助參量——頻率與功率。

  說起功率,大家一定不陌生,它是能夠影響激光單脈沖輸出最主要最直觀的控制變量。經過測試后發現,在不銹鋼打彩時,頻率在和脈寬進行“較量”,頻率這一參數對色彩變化的影響更為豐富些。如果將頻率和功率放在一起,在某些條件下會出現以下這樣的規律:在密集填充間距、中等脈寬、高頻(填充間距<0.005mm;脈寬45ns-100ns;頻率≥300kHZ)的情況下,功率由小增大,在不銹鋼上表現出來的顏色呈現出很規則的變化特征:黃色,紅色,藍色,綠色直至綠色慢慢變深。如下圖所示(@60ns,0.001mm弓形填充,F=163mm場鏡)

(橫向功率為25%,30%,35%,40%,45%,50%,55%,60%,65%)

  從上圖可以看出,隨著頻率功率的變化,色彩變化呈現出一定的規律。這種規律在改變填充間距時,也一樣適用。

  如下圖所示(@60ns,0.005mm弓形填充,F=163mm場鏡)


(橫向功率為30%,35%,40%,45%,50%,55%,60%)

  至此可以看到,在密集填充間距、中等脈寬、高頻為前提,填充的變化對應顏色的改變作用顯得較小,而更多的色彩變化是由頻率及功率所帶來的作用。換句話說,這些顏色上的差異,主要受激光本身單脈沖能量以及它在鋼片上的光斑重疊率所影響,并且反應到不銹鋼的顯色方式里去,就是呈現出如圖片上所見的規律性變化。

  在這篇文章中所介紹的頻率與功率的改變對色彩的影響,雖然不能代表整個打彩工藝中的色彩特征,但在標刻應用時,也能在一定的參數范圍中,提供一些參考價值。

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