Chez Yonglihao Machinery, nous fabriquons des prototypes et des pièces en petites séries. Nous utilisons principalement la découpe laser pour cela. Dans le cadre d'un même projet, les équipes ont souvent besoin d'une identification de pièce, d'un logo ou d'un code durable. Ce code doit résister à la manipulation et aux finitions. C'est là que se pose la question du choix entre la gravure laser et le marquage laser.
Ces deux procédés peuvent sembler similaires, mais leur fonctionnement en production est très différent. Un mauvais choix peut entraîner un faible contraste, l'impossibilité de scanner un code ou la disparition d'une marque après la numérisation. Ce guide explique la différence et les limites pratiques de chaque procédé, ainsi que les critères de choix.
Que font réellement la gravure et le marquage laser ?
La gravure laser enlève de la matière. Elle crée une marque profonde perceptible au toucher. La gravure chimique, quant à elle, chauffe la surface. Elle produit une marque superficielle et contrastée, enlevant peu de matière. La gravure utilise une énergie élevée pour vaporiser une fine couche de matériau. La gravure chimique utilise une chaleur moindre, plus proche du point de fusion. Cela crée des textures fines, un léger relief et un changement de couleur visible.
On peut considérer la gravure comme une forme de micro-usinage qui crée de la profondeur. On peut voir la gravure chimique comme une modification de surface axée sur la rapidité et le contraste. Les deux techniques permettent d'identifier des pièces de façon permanente, mais elles sont plus adaptées à des usages différents.
Gravure laser vs. gravure laser
La gravure laser offre la meilleure durabilité et la plus grande profondeur. Le marquage laser est quant à lui idéal pour sa rapidité et son efficacité. Le tableau ci-dessous présente les principales différences que nous observons dans notre travail. Vos résultats dépendront du matériau, du type de laser et des paramètres utilisés.
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Facteur |
Gravure laser |
Gravure laser |
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Que devient le matériau |
La matière est retirée (ablation/vaporisation) |
La surface est chauffée et modifiée (fusion/oxydation/texture). |
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Géométrie typique des marques |
Une cavité en retrait que vous pouvez sentir |
Une marque très peu profonde, surtout visible par son contraste. |
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Profondeur typique (règle empirique) |
Pour les diamètres d'identification des pièces, on observe généralement des valeurs allant jusqu'à environ 500 µm. Il est possible d'obtenir des valeurs plus profondes en augmentant la durée ou la puissance de gravure. |
Souvent près de la surface, de un à quelques microns, selon le matériau et les paramètres. |
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Durabilité |
Forte résistance à l'usure car la marque est située sous la surface. |
Convient à de nombreuses cartes d'identité, mais peut s'estomper plus rapidement en cas de frottement ou de finition agressive. |
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Vitesse et énergie |
Plus lent et consomme plus d'énergie par point. |
Plus rapide et consomme moins d'énergie par point. |
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Meilleure adaptation |
Manipulation brutale, abrasion, sablage, traçabilité à long terme. |
Production rapide, contraste élevé, peu de modifications de matériaux. |
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Survie après traitement |
Souvent préférable avant les étapes abrasives comme le sablage. |
Souvent préférable avant l'application de revêtements non abrasifs lorsque l'on souhaite un contraste sans enlèvement de matière important. |
La profondeur est la différence la plus flagrante. Mais ce n'est pas le seul facteur. Pour les composants réels, la lisibilité du code et sa pérennité après la finalisation sont souvent plus importantes.
Résistance à la profondeur et à l'usure
La gravure crée de la profondeur. Cette profondeur offre une meilleure résistance à l'usure. Lorsqu'une marque est située sous la surface, le frottement s'exerce d'abord sur les aspérités, et non sur le marquage lui-même. C'est pourquoi les marques gravées restent lisibles plus longtemps sur les pièces soumises à des frottements ou à des nettoyages.
La gravure peut être permanente, mais elle reste généralement superficielle. Si la pièce est soumise à des contacts ou des frottements fréquents, la marque gravée peut s'estomper avec le temps. Pour de nombreux prototypes, ce compromis est acceptable, mais il est important de faire ce choix délibérément.
contraste et lisibilité du code court
La gravure permet souvent d'obtenir un contraste plus marqué en un temps réduit. C'est particulièrement vrai sur les métaux, où la chaleur et les variations de texture laissent une marque foncée. La gravure est donc idéale pour les codes QR, les codes Datamatrix et les petits caractères. Un bon contraste facilite leur lecture par les scanners. La gravure est également utile pour le marquage rapide de pièces.
La gravure peut également être très lisible. Cependant, un réglage plus précis est parfois nécessaire pour éviter les ombres et garantir la netteté des contours. Sur les caractères très petits, une profondeur excessive peut engendrer des reflets irréguliers, ce qui risque de perturber les scanners si la finition n'est pas optimale. Pour les marques minuscules, on privilégie généralement la netteté des formes avant la profondeur.
Vitesse, coût et rythme de production
La gravure est généralement plus rapide. Elle consomme moins d'énergie pour produire un marquage visible. Un marquage plus rapide permet de fabriquer davantage de pièces, ce qui est crucial lorsque le marquage devient un goulot d'étranglement. La gravure a également tendance à engendrer des coûts d'exploitation inférieurs, car le laser passe moins de temps par pièce à haute puissance.
La gravure nécessite plus de temps ou plusieurs passages pour obtenir de la profondeur. Ce choix peut s'avérer judicieux, mais il doit être en adéquation avec la durabilité recherchée. Lors de la réalisation de prototypes, nous utilisons souvent la gravure comme une protection contre l'usure ou le sablage futurs.
Impact thermique et intégrité de surface
Les deux procédés utilisent la chaleur. Une puissance excessive ou une vitesse trop lente peuvent créer une zone affectée thermiquement. La gravure, plus énergivore, enlève de la matière, ce qui augmente le risque de décoloration ou de bavures. Elle peut également déformer les pièces fines.
La gravure chimique nécessite généralement moins d'énergie. Elle est plus douce pour les parois fines et les surfaces délicates. Cependant, la gravure chimique n'est pas sans impact. Une chaleur excessive peut toujours engendrer de la suie, des bavures ou déformer le plastique. L'avantage de la gravure chimique réside dans sa plus grande marge de manœuvre, limitant ainsi les risques de dommages.
Survivre en terminant les étapes
C'est au niveau de la finition qu'un marquage esthétiquement réussi peut se révéler irrémédiable. Si la pièce est grenaillée ou sablée, une gravure superficielle peut disparaître. En revanche, si elle est revêtue de peinture en poudre ou par électrodéposition, la gravure peut rester lisible.
La gravure est souvent efficace lorsqu'une marque doit rester visible après une finition abrasive. La gravure chimique est quant à elle idéale avant l'application de revêtements non abrasifs, afin d'éviter les marques profondes. Le choix optimal dépend de l'étape de finition susceptible d'altérer la marque à appliquer.
Comment chaque processus fonctionne-t-il en pratique ?
Les deux procédés utilisent un faisceau focalisé et un mouvement contrôlé. Cependant, la gravure enlève de la matière, tandis que la gravure chimique modifie la surface. Cette différence influe sur les paramètres les plus importants et sur les problèmes susceptibles d'apparaître.
Comment fonctionne la gravure laser ?
Gravure Ce procédé utilise une énergie concentrée pour chauffer la matière si rapidement qu'elle se vaporise. Le laser suit une trajectoire précise. La matière est ainsi enlevée couche par couche. Il en résulte une cavité qui forme le code ou l'œuvre d'art.
Les systèmes modernes permettent de réaliser des détails d'une grande finesse. La largeur du faisceau peut atteindre 0,0254 mm (0,001 pouce). Ceci autorise la gravure de textes très petits et de codes denses. La profondeur de gravure peut atteindre plusieurs centaines de microns. On observe fréquemment des profondeurs allant jusqu'à 500 µm lorsque l'application l'exige.
Comment fonctionne la gravure laser ?
La gravure chimique utilise une chaleur suffisante pour faire fondre ou ramollir la couche superficielle du matériau. Cela modifie sa texture et sa couleur. La surface peut se dilater légèrement. Une couche d'oxyde peut également se former, créant un contraste visible. La marque peut apparaître noire, blanche ou grise, selon le matériau et les paramètres.
La façon dont la surface absorbe et réfléchit la lumière est cruciale en gravure. Un métal brillant peut renvoyer l'énergie. Une surface plus sombre ou rugueuse peut absorber davantage d'énergie et noircir plus rapidement. C'est pourquoi une même puissance et une même vitesse peuvent produire des résultats différents selon les matériaux.
Les variables qui comptent
La puissance et la vitesse déterminent l'énergie consommée, tandis que la focalisation influe sur la densité énergétique. La fréquence, la durée d'impulsion et le nombre de passages déterminent le chauffage et le refroidissement du matériau. En considérant ces paramètres comme un système, on obtient des résultats reproductibles d'un lot à l'autre.
Pour la gravure, on privilégie généralement la netteté des contours, puis la profondeur. Pour le décapage, on privilégie simultanément le contraste et la réduction des dommages thermiques. Dans les deux cas, la stabilité du dispositif de fixation et la propreté de la surface sont aussi importantes que les paramètres laser.
Compatibilité des matériaux et limites pratiques
Le matériau et l'état de surface influencent souvent davantage le processus que la conception. Deux pièces peuvent être composées du même alliage, mais se comporter différemment si l'une est polie ou revêtue. Lors de l'évaluation d'un marquage, nous prenons en compte le matériau, la surface et la finition dans leur ensemble.
Métaux : acier inoxydable, aluminium, laiton, titane et surfaces revêtues
La gravure fonctionne bien sur de nombreux métaux. Elle enlève de la matière et laisse une marque nette. L'acier inoxydable et l'aluminium sont couramment utilisés. Cependant, il faut tenir compte de leur conductivité thermique. Les métaux à haute conductivité peuvent diffuser la chaleur rapidement. Il peut donc être nécessaire d'ajuster les réglages pour obtenir une profondeur constante.
La gravure chimique donne souvent de bons résultats sur l'aluminium et de nombreux aciers lorsqu'un contraste rapide est nécessaire. L'acier inoxydable peut également être gravé, mais le contraste varie selon l'alliage et la finition. Certains marquages sur acier inoxydable reposent davantage sur une oxydation contrôlée. Les métaux revêtus réagissent aussi bien à la gravure chimique ; il est cependant impératif de vérifier si la gravure cible le revêtement ou le métal de base.
Matériaux non métalliques : bois, acrylique et plastiques
La gravure sur bois et acrylique permet d'obtenir des résultats très nets. Cependant, les réglages diffèrent car ces matériaux ne réagissent pas de la même manière que les métaux. L'acrylique prend souvent un aspect givré après gravure, ce qui peut être idéal pour les panneaux ou les étiquettes. Le bois dur dense offre un rendu impeccable. Les bois tendres, plus sensibles à la combustion, nécessitent des réglages précis.
La gravure sur plastique dépend du type de résine et des charges qu'elle contient. Certains plastiques offrent un contraste net, tandis que d'autres bavent ou se déforment, même sous faible énergie. Pour les nouveaux plastiques utilisés dans les prototypes, nous privilégions un test rapide préalable, notamment pour les pièces fines ou d'aspect esthétique.
L'état de la surface change tout.
La réflectivité, la rugosité et les revêtements déterminent la façon dont l'énergie pénètre à la surface. Un métal poli peut nécessiter des réglages différents d'un métal brossé. Les couches anodisées peuvent modifier l'apparence d'une marque.
La contamination, notamment les traces de doigts et les huiles, est également un facteur important. Elles peuvent brûler les surfaces ou laisser des marques irrégulières, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement des scanners. Lorsque la lisibilité du code est essentielle, la préparation de la surface est une étape cruciale.
Comment choisir entre la gravure et le marquage à l'eau-forte ?
Notre choix repose avant tout sur la fonction du marquage, et non sur le nom du procédé. Si le marquage doit résister à l'abrasion, nous privilégions la gravure. S'il doit être rapide et à fort contraste, nous privilégions la gravure chimique.
Prototype Le travail ajoute une autre contrainte : le temps manque souvent pour les modifications. Cela nous pousse à privilégier la sécurité lorsque le risque d’échec est élevé. En cas d’incertitude quant à la finition ou la manipulation, nous optons souvent pour la solution qui reste lisible même dans le pire des cas.
Voici les six questions que nous nous posons avant de choisir un processus :
- La pièce sera-t-elle soumise à des frottements, à l'usure ou au nettoyage ?
- La pièce sera-t-elle sablée ou polie par tribofinition après marquage ?
- Le code doit-il pouvoir être analysé de manière fiable même en petite taille ?
- La surface est-elle cosmétique, mince ou thermosensible ?
- Le temps de cycle est-il une limite essentielle ?
- Quel est l’état réel de la surface : polie, revêtue ou rugueuse ?
Si vous répondez “ oui ” à la question de l’usure importante ou de la finition abrasive, la gravure est souvent plus sûre. Si vous répondez “ oui ” à la question de la rapidité du cycle et du balayage à contraste élevé, la gravure chimique est souvent plus judicieuse. Si vous répondez “ oui ” à la question de la sensibilité à la chaleur, nous privilégions généralement la gravure chimique.
Problèmes courants et comment les éviter
La plupart des problèmes de marquage proviennent d'une recherche excessive de contraste. Il est préférable de contrôler la mise au point, la vitesse et la préparation de la surface. Un marquage est raté car le procédé n'est pas adapté au matériau et à son utilisation finale.
Voici les schémas de défaillance que nous observons le plus souvent, et comment les corriger :
- Si vous voyez des halos ou un bord irrégulier, Vérifiez d'abord la mise au point, puis réduisez le temps.
- Si le contraste est bon mais que les codes ne se scannent pas, Vérifiez la netteté des contours et les reflets, pas seulement l'obscurité.
- Si les marques disparaissent après le sablage, Passez à la gravure ou augmentez la profondeur.
- Si les pièces fines se déforment ou si les plastiques s'étalent, Utilisez moins d'énergie et plus de vitesse. Essayez plusieurs passages de lumière.
- Si les notes varient au sein d'un même lot, vérifier la propreté de la surface et la position de la pièce.
La surchauffe peut se produire dans les deux procédés. En gravure, elle peut élargir les lignes et laisser des traces de matière fondue sur les bords. En gravure à l'eau-forte, elle peut créer des taches sombres irrégulières donnant un aspect brûlé.
Le post-traitement est le deuxième piège courant. Une marque parfaitement lisible peut devenir illisible après revêtement si le contraste diminue. Une marque peut disparaître après sablage si celui-ci n'est pas suffisamment profond.
Conclusion
Si le marquage doit résister à l'abrasion, au sablage ou à des années de manipulation, nous utilisons la gravure laser. Nous ajustons la profondeur et la qualité des bords pour garantir une lisibilité optimale. Si l'application requiert rapidité, contraste élevé et faible impact sur la pièce, nous privilégions la gravure laser. Nous optimisons le procédé pour un contraste net sans surchauffe. En cas de doute, nous prenons notre décision en fonction de l'étape la plus exigeante à laquelle la pièce sera soumise. Cette étape révélera les faiblesses d'un mauvais choix. Chez Yonglihao Machinery, services de conception laser sont une compétence essentielle, et nous pouvons travailler avec vous dès le début du projet pour choisir et valider la méthode de gravure ou de marquage la plus adaptée à vos pièces.
FAQ
La gravure laser est-elle toujours plus durable que le décapage laser ?
La gravure offre généralement une meilleure résistance à l'abrasion car elle crée une cavité profonde. La gravure chimique peut être permanente, mais la marque reste superficielle et peut s'estomper plus rapidement au frottement. Si la durabilité est primordiale, la gravure est un choix plus sûr.
Lequel est le meilleur pour les codes QR ou les codes Data-Matrix ?
La gravure permet souvent d'obtenir rapidement un contraste marqué, ce qui facilite la numérisation. La gravure chimique est également une bonne option, mais il faut veiller à la netteté des contours et aux reflets. Le choix de la meilleure solution dépend de la taille du code, de la finition de surface et de l'éclairage du scanner.
La gravure laser fragilisera-t-elle moins ma pièce que la gravure traditionnelle ?
La gravure chimique modifie moins la matière que la gravure traditionnelle. Elle préserve souvent mieux la surface. La gravure traditionnelle, quant à elle, enlève de la matière. Cela peut s'avérer problématique sur des parois fines ou dans des zones critiques si le marquage est mal positionné. Lors de la réalisation de prototypes, nous évitons souvent de placer les marquages à des endroits stratégiques.
Ces deux procédés peuvent-ils fonctionner sur l'acier inoxydable et l'aluminium ?
Oui, les deux techniques fonctionnent sur les deux matériaux. Cependant, les résultats et les réglages diffèrent. La réflectivité de l'aluminium peut affecter le contraste, notamment pour la gravure. L'acier inoxydable est compatible avec les deux, mais le contraste peut varier selon l'alliage et la finition.
Quelle doit être la profondeur d'une gravure pour un usage industriel ?
La profondeur dépend de l'usure prévue et de la finition. Pour de nombreuses pièces, quelques centaines de microns suffisent pour une bonne durabilité. On atteint souvent 500 µm lorsque c'est nécessaire. Si la pièce doit être sablée, la profondeur est plus importante que l'aspect visuel.
Pourquoi un même réglage paraît-il différent sur un même support ?
L'état de surface influe sur l'absorption d'énergie. Une finition polie réfléchit davantage d'énergie qu'une finition brossée. Les huiles peuvent brûler et modifier le contraste. Pour des résultats homogènes, la préparation de la surface doit faire partie intégrante du processus de marquage.
Dois-je marquer avant ou après l'application du revêtement ?
Cela dépend du revêtement. Pour les revêtements non abrasifs, le décapage avant application peut donner de bons résultats. Pour les étapes abrasives, la gravure ou le marquage après application peuvent être préférables.
