Лазерная гравировка против лазерного травления: ключевые различия

В компании Yonglihao Machinery мы занимаемся изготовлением прототипов и мелкосерийным производством деталей. В основном для этой работы мы используем лазерную резку. В рамках одного проекта командам часто требуется идентификационный номер детали, логотип или долговечный код. Этот код должен выдерживать обработку и финишную обработку. Именно тогда возникает вопрос: “лазерная гравировка против лазерного травления”.

Эти два процесса могут выглядеть похожими. Но в процессе производства они ведут себя совершенно по-разному. Если выбрать неправильный, может получиться низкий контраст. Код может не отсканироваться. Или метка может исчезнуть после завершения. В этом руководстве объясняется разница и практические ограничения. Также показано, как мы выбираем между ними.

Что на самом деле делают лазерная гравировка и лазерное травление?

Лазерная гравировка удаляет материал. Она создает глубокий, ощутимый след. Лазерное травление нагревает поверхность. Оно создает неглубокий, высококонтрастный след с минимальным удалением материала. Гравировка использует высокую энергию для испарения тонкого слоя материала. Травление использует меньше тепла, ближе к точке плавления. Это создает тонкую текстуру, небольшое поднятие и видимое изменение цвета.

Гравировку можно рассматривать как разновидность “микрообработки”, создающей глубину. Травление же можно рассматривать как “изменение поверхности”, ориентированное на скорость и контраст. Оба метода позволяют создавать постоянные идентификационные номера деталей, но они хороши для разных целей.

Лазерная гравировка против лазерного травления

Лазерная гравировка лучше всего подходит для обеспечения долговечности и глубины изображения. Лазерная гравировка лучше всего подходит для скорости и эффективности. В таблице ниже показаны основные различия, которые мы наблюдаем в нашей работе. Ваши результаты будут зависеть от материала, типа лазера и настроек.

Наиболее очевидное различие — глубина. Но это не единственный фактор. Для реальных фрагментов кода читаемость и работоспособность после завершения работы зачастую имеют большее значение.

Глубина проникновения и износостойкость

Гравировка создает глубину. Глубина обеспечивает механическое преимущество в плане защиты от износа. Когда метка находится под поверхностью, трение сначала воздействует на выступающие части, а не на саму метку. Именно поэтому гравированные метки дольше остаются читаемыми на деталях, подвергающихся трению или чистке.

Травление может быть постоянным, но обычно оно остается на поверхности. Если деталь будет часто соприкасаться или скользить, след от травления со временем может исчезнуть. Для многих прототипов такой компромисс приемлем. Но делать такой выбор следует целенаправленно.

Контрастность и читаемость мелкого кода.

Травление часто позволяет получить более высокий контраст за меньшее время. Это особенно актуально для металлов, где изменение температуры и текстуры приводит к появлению темных пятен. Поэтому травление хорошо подходит для QR-кодов, кодов Data Matrix и мелкого текста. Высокий контраст помогает сканерам их считывать. Травление также полезно, когда необходимо быстро маркировать детали.

Гравировка также может быть очень читаемой. Но может потребоваться дополнительная тонкая настройка, чтобы предотвратить тени и сохранить резкость краев. На очень маленьких кодах слишком большая глубина может создавать неравномерные отражения. Это может сбить с толку сканеры, если качество обработки не соответствует требованиям. Для крошечных меток мы часто сначала настраиваем четкие формы, а затем глубину.

Скорость, стоимость и ритм производства

Травление обычно происходит быстрее. Для создания видимой маркировки требуется меньше энергии. Более быстрая маркировка означает возможность изготовления большего количества деталей. Это важно, когда маркировка становится узким местом. Травление также, как правило, имеет более низкие эксплуатационные расходы. Лазер тратит меньше времени на обработку одной детали при высокой мощности.

Для создания глубины гравировки требуется больше времени или больше проходов. Это может быть правильным выбором, но он должен соответствовать ценности долговечности. При работе над прототипами мы часто используем гравировку как страховой полис от будущего износа или воздействия пескоструйной обработки.

Тепловое воздействие и целостность поверхности

Оба процесса используют тепло. В обоих случаях может образоваться зона термического воздействия, если использовать слишком большую мощность или работать слишком медленно. Гравировка потребляет больше энергии и удаляет материал. Это может увеличить риск изменения цвета или появления мелких заусенцев. Это также может привести к деформации тонких деталей.

Травление обычно требует меньше энергии. Оно может быть более щадящим для тонких стенок и декоративных поверхностей. Но травление не является “бесконтактным”. Слишком сильный нагрев все еще может привести к образованию сажи, размазыванию или деформации пластика. Разница заключается в том, что травление дает больше возможностей для работы в диапазоне минимальных повреждений.

Выживание через завершающие этапы

На этапе финишной обработки даже хорошо выглядящая маркировка может испортиться. Если деталь будет подвергаться дробеструйной или пескоструйной обработке, неглубокое травление может исчезнуть. Если же деталь будет покрываться порошковой или электрофорезной краской, следы травления могут остаться читаемыми.

Гравировка часто хорошо подходит, когда необходимо сохранить видимым след после абразивной обработки. Травление может быть эффективным перед нанесением неабразивных покрытий, если необходимо избежать глубоких следов. Правильный выбор зависит от того, какой этап обработки может “воздействовать” на ваш след.

Как каждый из этих процессов работает на практике?

Оба процесса используют сфокусированный луч и контролируемое движение. Но гравировка удаляет материал, а травление изменяет поверхность. Это различие влияет на то, какие настройки наиболее важны и какие проблемы могут возникнуть.

Как работает лазерная гравировка?

Гравюра Лазер использует сфокусированную энергию для нагрева материала настолько быстро, что тот превращается в пар. Лазер движется по заданной траектории. В процессе удаляется материал слой за слоем. В результате образуется полость, которая формирует код или произведение искусства.

Современные системы позволяют создавать очень тонкие элементы. Ширина луча может составлять всего 0,0254 мм (0,001 дюйма). Это позволяет наносить очень мелкий текст и плотные коды. Глубина может достигать сотен микрон. Часто мы видим глубину до ~500 мкм, когда это необходимо для конкретного приложения.

Как работает лазерная гравировка?

Травление осуществляется при достаточно высокой температуре, чтобы расплавить или размягчить верхний слой материала. Это изменяет его текстуру и цвет. Поверхность может немного расшириться. Также может образоваться окисленный слой, создающий видимый контраст. В зависимости от материала и настроек, отпечаток может выглядеть черным, белым или серым.

Способность поверхности поглощать и отражать свет имеет большое значение при травлении. Блестящий металл может отражать энергию. Более темная или шероховатая поверхность может поглощать больше энергии и темнеть быстрее. Именно поэтому одинаковая мощность и скорость могут давать разные результаты на разных материалах.

Переменные, имеющие значение

Мощность и скорость определяют потребляемую энергию. Но фокусировка определяет плотность энергии. Частота, ширина импульса и количество проходов влияют на то, как материал нагревается и охлаждается. Если рассматривать эти параметры как единую систему, то можно получить воспроизводимые результаты в разных партиях.

При гравировке мы часто сначала настраиваем острые края, а затем глубину. При травлении мы одновременно настраиваем контраст и минимизируем термическое повреждение. В обоих случаях надежная фиксация и чистая поверхность так же важны, как и настройки лазера.

Совместимость материалов и практические ограничения

Зачастую материал и состояние поверхности определяют процесс в большей степени, чем конструкция. Две детали могут быть изготовлены из одного и того же сплава, но вести себя по-разному, если одна из них отполирована или покрыта. При оценке работы по маркировке мы рассматриваем материал, поверхность и отделку в совокупности.

Металлы: нержавеющая сталь, алюминий, латунь, титан и поверхности с покрытием.

Гравировка хорошо подходит для многих металлов. Она удаляет материал и оставляет четкий след. Чаще всего используются нержавеющая сталь и алюминий. Но нужно учитывать их теплопроводность. Металлы с высокой теплопроводностью быстро рассеивают тепло. В этом случае могут потребоваться разные настройки для достижения равномерной глубины гравировки.

Травление часто хорошо подходит для алюминия и многих сталей, когда требуется быстрая контрастность. Нержавеющая сталь также может быть подвергнута травлению. Однако контрастность может варьироваться в зависимости от сплава и покрытия. Для некоторых видов маркировки нержавеющей стали большее значение имеет контролируемое окисление. Металлы с покрытием также хорошо поддаются травлению. Но необходимо проверить, травите ли вы покрытие или основной металл.

Неметаллы: дерево, акрил и пластмассы.

Гравировка по дереву и акрилу может давать очень четкие результаты. Но настройки меняются, потому что эти материалы обугливаются или плавятся иначе, чем металлы. Акрил часто приобретает матовый вид при гравировке. Это может быть хорошо для вывесок или этикеток. На плотных породах древесины изображение может выглядеть чистым. Мягкие породы древесины легче обгорают и требуют тщательной настройки.

Травление пластика зависит от типа смолы и наличия наполнителей. Некоторые виды пластика обеспечивают четкий контраст. Другие размазываются или деформируются даже при низкой энергии. Для новых видов пластика в прототипах мы предпочитаем сначала провести быстрый тест. Это особенно важно для тонких или декоративных деталей.

Состояние поверхности меняет всё.

Отражательная способность, шероховатость и покрытия определяют, как энергия проникает в поверхность. Для полированного металла могут потребоваться другие настройки, чем для шлифованного. Анодированные слои могут изменять внешний вид следа.

Загрязнения также имеют значение, особенно масла и отпечатки пальцев. Они могут ожоги или оставлять неровные следы. Это может привести к сбоям в работе сканеров. Когда важна читаемость кода, подготовка поверхности является ключевым этапом процесса.

Как мы выбираем между гравировкой и травлением?

В первую очередь мы выбираем способ нанесения маркировочного знака, исходя из его функционального назначения, а не названия процесса. Если знак должен выдерживать истирание, мы склоняемся к гравировке. Если же знак должен быть быстрым и высококонтрастным, мы склоняемся к травлению.

Прототип Работа добавляет еще одно ограничение: часто не хватает времени на перепроектирование. Это подталкивает нас к более безопасному выбору, когда риск неудачи высок. Когда мы не уверены в качестве отделки или способе обработки, мы часто выбираем вариант, который останется читаемым в худшем случае.

Вот шесть вопросов, которые мы задаем себе, прежде чем выбрать тот или иной процесс:

1. Будет ли деталь подвергаться трению, износу или чистке?
2. Будет ли деталь подвергнута пескоструйной обработке или галтовке после маркировки?
3. Необходимо ли, чтобы код надежно сканировался при небольшом размере файла?
4. Поверхность имеет декоративный характер, тонкая или чувствительна к высоким температурам?
5. Является ли время цикла ключевым ограничивающим фактором?
6. Каково реальное состояние поверхности: полированная, с покрытием или шероховатая?

Если вы ответили “да” на вопрос о сильном износе или абразивной обработке, гравировка часто оказывается более безопасным вариантом. Если вы ответили “да” на вопрос о быстром цикле обработки и высококонтрастном сканировании, травление часто является более разумным решением. Если вы ответили “да” на вопрос о чувствительности к нагреву, мы обычно начинаем с травления.

Распространенные проблемы и способы их предотвращения

Большинство проблем с нанесением маркировки возникают из-за погони за высоким контрастом. Вместо этого следует контролировать фокусировку, скорость и подготовку поверхности. Неудачная маркировка происходит потому, что процесс не соответствует материалу и его конечному назначению.

Вот наиболее часто встречающиеся модели сбоев и способы их устранения:

• Если вы видите ореолы или неровный край, Сначала проверьте фокусировку, затем сократите время.
• Если контрастность хорошая, но коды не сканируются, Проверяйте резкость по краям и блики, а не только темноту.
• Если следы исчезают после взрыва, Переключитесь на гравировку или увеличьте глубину.
• Если тонкие детали деформируются или пластик пачкается, Используйте меньше энергии и больше скорости. Попробуйте несколько проходов с небольшим увеличением.
• Если оценки в партии различаются, Проверьте чистоту поверхности и положение детали.

Перегрев может произойти в обоих процессах. При гравировке он может расширить линии и оставить расплавленный материал по краям. При травлении он может создать неравномерные темные пятна, похожие на следы обгорания.

Вторая распространенная ошибка — это постобработка. Идеальная метка может стать нечитаемой после нанесения покрытия, если снизится контраст. Метка может исчезнуть после пескоструйной обработки, если она недостаточно глубокая.

Заключение

Если маркировка должна выдерживать истирание, пескоструйную обработку или многолетнюю эксплуатацию, мы используем лазерную гравировку. Мы настраиваем глубину и качество кромок для обеспечения читаемости. Если требуется высокая скорость, высокая контрастность и минимальное воздействие на деталь, мы используем лазерное травление. Мы настраиваем контрастность для получения чистого изображения без перегрева. В случае сомнений мы принимаем решение, исходя из самого жесткого этапа обработки детали. Этот этап выявит слабые места неправильного выбора. В Yonglihao Machinery, услуги лазерного дизайна Это является нашей ключевой компетенцией, и мы можем сотрудничать с вами на ранних этапах проекта, чтобы выбрать и проверить правильный подход к гравировке или травлению ваших деталей.

Часто задаваемые вопросы

Всегда ли лазерная гравировка долговечнее лазерной гравировки?

Гравировка обычно обеспечивает лучшую износостойкость, поскольку создает глубокую полость. Травление может быть постоянным, но метка остается на поверхности. При трении контрастность может быстрее теряться. Если долговечность имеет первостепенное значение, гравировка — более безопасный выбор.

Что лучше подходит для QR-кодов: для кодов DataMatrix или для кодов DataMatrix?

Травление часто быстро обеспечивает высокий контраст, что помогает сканерам. Гравировка также хорошо работает, но необходимо контролировать качество краев и блики. Наилучший вариант зависит от размера кода, качества обработки поверхности и освещения сканера.

Окажет ли лазерная гравировка меньшее воздействие на мою деталь, чем обычная гравировка?

Травление изменяет меньше материала, чем гравировка. Оно часто лучше сохраняет поверхность. Гравировка удаляет материал. Это может иметь значение на тонких стенах или ключевых участках, если метка нанесена неправильно. При изготовлении прототипов мы часто перемещаем метки подальше от критически важных мест.

Оба процесса применимы к нержавеющей стали и алюминию?

Да, оба метода подходят для обоих материалов. Но результаты и настройки различаются. Отражательная способность алюминия может влиять на контрастность, особенно при травлении. Нержавеющая сталь подходит для обоих материалов, но контрастность может варьироваться в зависимости от сплава и типа покрытия.

Какой должна быть глубина гравировки для промышленного использования?

Глубина зависит от ожидаемого износа и качества обработки поверхности. Для многих деталей с внутренним диаметром несколько сотен микрон обеспечивают высокую прочность. При необходимости мы часто наблюдаем глубину до 500 мкм. Если деталь будет подвергаться пескоструйной обработке, глубина важнее, чем визуальная темнота.

Почему одни и те же настройки выглядят по-разному на “одном и том же” материале?

Состояние поверхности влияет на поглощение энергии. Полированная поверхность отражает больше энергии, чем шлифованная. Масла могут вызывать ожоги и изменять контраст. Если вам нужны стабильные результаты, подготовьте поверхность к нанесению разметки.

Разметку следует проводить до или после нанесения покрытия?

Это зависит от покрытия. Для неабразивных покрытий хорошо подойдет травление перед нанесением слоя. Для абразивных покрытий лучше использовать гравировку или маркировку после нанесения слоя.