什么是激光雕刻？工艺流程、类型及指南

在 Yonglihao Machinery， 快速成型公司, 我全程参与产品开发。 激光切割服务 激光切割是我们日常核心流程之一。激光雕刻通常是接下来的步骤。零件切割完成后，客户需要耐用的徽标、ID 或追溯标记。本指南将重点介绍什么是激光雕刻、其工作原理以及如何根据您的材料和标记选择合适的方案。.

什么是激光雕刻？

激光雕刻是一种非接触式工艺。它通过去除材料来形成具有真实深度的永久性标记。这种物理深度是其主要特点。与仅在表面留下的标记相比，这种深度使雕刻标记更能经受住搬运、磨损和其他操作。.

激光雕刻与激光打标有所不同。主要区别在于标记的形成方式。激光打标可能利用表面颜色变化、氧化或轻微的表面变化。而激光雕刻则采用可控的烧蚀和材料去除技术。其结果更具触感，也更耐用。.

在制造业中，雕刻的主要目的是为了便于追溯。序列号、批号、二维码和资产ID必须保持清晰可读。雕刻也适用于徽标和铭牌。如果您需要一种不会擦除、褪色或模糊的标记，雕刻是理想之选。.

激光雕刻的工作原理是什么？

激光雕刻将能量聚焦到一个微小的光点上。它沿着预设路径移动该光点来去除材料。数控程序控制着这一路径。工艺参数控制着材料去除量和表面形貌。.

材料去除的方式有多种，包括熔化喷射、汽化和短脉冲烧蚀。不同材料的反应也不同。有些材料能干净利落地汽化，有些材料熔化后边缘重新凝固，而像玻璃这样的材料，则可能因可控的微裂纹而呈现磨砂质感。.

景深和对比度取决于能量密度和停留时间。能量密度主要受焦点（光斑大小）影响。停留时间则由快门速度和脉冲重叠决定。这就是为什么“相同的功率”在焦点或快门速度改变时会留下截然不同的痕迹。.

大多数雕刻工艺采用光栅或矢量运动。光栅雕刻逐行填充区域，类似于打印机。它常用于填充文本、照片和实心徽标。矢量雕刻则描绘线条和曲线。当图案主要由轮廓构成时，矢量雕刻通常速度更快。.

激光雕刻的主要类型

本部分将帮助您选择激光器类型。请根据材料和所需的标记类型进行选择。.

光纤激光雕刻

光纤激光器（波长约为1064纳米）是金属雕刻的理想选择。金属对该波长的光吸收效果很好。它们非常适合雕刻序列号、数据矩阵码和耐用的零件标识。它们尤其适用于不锈钢、铝、黄铜和多种合金。此外，它们也适用于从单件制作到重复生产的各种规模的加工。只要控制好夹具和焦距，加工过程就能保持稳定。.

限制： 反光金属和热敏涂层需要更严格的控制。铜和某些铝表面的处理比较棘手。它们的反射率和导热性会改变能量进入材料的方式。如果设置过强，可能会出现热色调或边缘模糊的情况。也可能会出现类似毛刺的微小边缘。当外观至关重要时，首先要调整以确保清晰度。然后，通过多次精细的打磨来增加深度，而不是一次性厚涂。.

二氧化碳激光雕刻

二氧化碳激光器（波长约为10.6微米）最适合用于非金属材料。许多有机材料都能很好地吸收该波长的光。它们可以对木材、纸张、皮革和亚克力进行雕刻，并呈现极佳的视觉对比度。对于非金属物品上的标牌、礼品和铭牌，二氧化碳激光器通常能快速、清晰地完成雕刻工作。.

限制： 对于未经特殊涂层处理的裸金属，二氧化碳并非首选。在木材上，对比度来自于可控燃烧。因此，烟雾控制会影响印记的清晰度。在亚克力板上，可以获得清晰的磨砂印记。但控制温度至关重要，以避免表面粗糙，尤其是在薄板上。.

二极管激光雕刻

二极管激光器是一种结构紧凑的系统，可以对多种材料进行轻度到中度的雕刻。它们常用于空间和预算受限的场合，也适用于生产需求不高的场合。二极管激光器可以加工涂层金属、部分塑料和木材。.

限制： 对于深层金属雕刻，二极管激光雕刻机的速度可能较慢。对于大批量工业标记，二极管激光雕刻机的容错率较低。如果需要在金属上进行持久的可追溯标记，光纤激光雕刻机通常是更安全的选择。如果主要用于非金属材质的雕刻，以获得强烈的对比度，二氧化碳激光雕刻机因其速度快而成为常用选择。.

可以雕刻哪些材料？

激光可以雕刻多种材料。激光波长和能量必须与材料表面的吸热特性相匹配。在实际操作中，我将材料分为三类：易于雕刻的材料、需谨慎雕刻的材料和不宜雕刻的材料。这样可以确保雕刻效果的一致性，并保障工作区域的安全。.

常见的“易于雕刻”的材料包括木材、许多塑料（非PVC）、皮革和许多钢材。阳极氧化铝也易于雕刻。金属雕刻通常需要光纤激光器才能获得良好的效果。玻璃也可以雕刻，但其特性有所不同。“磨砂”效果可能是由于微裂纹造成的，而非完全去除。必须控制好应力和图案，以避免崩裂。.

避免使用加热时会产生有害副产品的材料。聚氯乙烯（PVC）就是一个典型的例子。它会释放含氯气体，对人和设备都有危害。含卤素的材料、某些树脂或一些复合材料也会产生有害气体。如有疑问，请在雕刻前确认材料的具体等级。.

我们如何选择雕刻方法

选择喷涂方案最快捷的方法是：先确定材料，然后是标记要求，最后是生产速度。如果材料是金属且标记必须经久耐用，那么纤维喷涂是首选。如果材料是有机物或丙烯酸类，并且需要强烈的对比度，那么二氧化碳喷涂通常是最简单的选择。.

接下来，确定标识的要求。考虑对比度、深度、尺寸和位置。化妆品表面的标识需要良好的边缘质量和热控制。用于追溯的序列号在经过处理和清洁后也需要清晰可辨。.

然后，检查您的循环时间需求。小批量生产可以使用较慢、更清洁的设置。大批量生产则需要一个稳定的工艺，能够应对批次变化和表面状况变化。.

在调整参数之前，请先使用此方法：

• 材质和确切等级已确认（非猜测）。.
• 标记目标已定义：仅对比度或深度。.
• 图形类型已识别：栅格填充或矢量线条。.
• 夹具方案已制定：零件不能移动。.
• 安全验证：通风和眼部防护。.

二维条码可读性基础知识

对于工业溯源而言，二维条码在所有步骤之后都必须保持可读性。这意味着设计时不仅要考虑美观，还要考虑扫描性能。.

需要留出空白区域。在代码周围留出干净的边距。这有助于扫描器识别边缘。如果代码周围堆满边框或纹理，解码就会变得不稳定。请将空白区域视为受保护的区域。.

模块尺寸必须与激光光斑和表面光洁度相匹配。如果模块尺寸与光束光斑尺寸过于接近，边角会变得圆滑。单元格可能会合并，导致扫描器接收到的代码变成“灰噪声”。如果空间有限，最好将代码尺寸略大一些，而不是强行使用过小的模块。.

后处理步骤可能会降低对比度或改变形状，因此需要提前规划。喷砂处理可能会模糊精细特征，涂层可能会填充浅孔，阳极氧化处理可能会改变反射率。如果零件需要进行喷砂或喷漆处理，则应选择能够经受住这些处理的形状。.

实际验证规则： 在操作人员实际使用的相同光照和角度下进行测试扫描。如果可以，最好在实际后处理完成后进行测试，而不仅仅是在原始零件上进行测试。小批量试运行通常比重新标记整批零件要快。.

常见问题及最佳实践

大多数雕刻失败都源于对焦不准、夹具不稳定或温度过高。不同材料上的故障表现可能有所不同，但根本原因相同。首先要解决基本问题。.

最佳做法是在调整深度之前锁定夹具并对焦。稳定的设置始终优于激进的设置。如果工件各处的打印结果不一致，请先检查平面度、Z轴高度和对焦情况。.

参数窗口思维

稳定的结果并非来自某个“最佳设置”，而是来自一个参数范围。标记取决于单位面积的能量输出。这又取决于光斑大小（聚焦）和停留时间（速度+重叠）。.

功率和速度是一对组合。功率决定能量输入，速度控制能量在表面停留的时间。如果只提高功率而不提高速度，热量就会积聚，边缘会变软，更容易烧焦。如果只提高速度而不增加能量，对比度就会下降。.

频率会改变脉冲的叠加方式以及表面受热的方式。重叠过多会导致原本清晰的去除变成重新加热，从而影响边缘清晰度。重叠过少则会导致虚线和纹理不均匀。.

对焦是一个隐藏的倍增器。它会立即改变光斑大小和能量密度。即使是微小的对焦误差也会导致光斑扩大和峰值强度降低。这使得“相同的设置”会产生截然不同的效果。如果发现结果不均匀，请在调整功率之前检查对焦和光束平整度。.

结论

激光雕刻是一种可控的材料去除工艺，能够形成具有真实深度的永久性、耐用性标记。选择流程很简单：根据材料选择合适的激光器，并根据图案选择合适的运动策略。然后，通过聚焦控制和安全提取功能来稳定结果。如果您使用 Yonglihao Machinery 进行激光切割，那么雕刻就是自然而然的下一步。它无需额外工具即可为单个零件或重复制造的零件添加可追溯性和标识。.

进一步阅读： 激光切割与激光雕刻

常问问题

“激光雕刻”和“激光打标”是一样的吗？

不。雕刻会去除材料并形成深度，而标记可能只会改变表面。这种差异会影响标记的耐久性和磨损程度。.

哪种激光器最适合雕刻金属零件？

大多数情况下，光纤激光器是金属加工的最佳选择。它高效、可重复，并且常用于可追溯性标记。.

任何塑料都可以进行激光雕刻吗？

不。有些塑料应该避免使用，因为它们会释放有害气体。聚氯乙烯（PVC）就是一个众所周知的例子。.

为什么即使在高功率下，我的雕刻深度仍然不够？

问题往往出在焦点、速度或重叠度上，而不仅仅是功率。如果光斑不在正确的焦点上，能量就会扩散，深度也会下降。.

激光雕刻会影响零件公差吗？

可以。雕刻会去除材料，并可能产生局部热量。如果标记位于关键表面上，请控制深度。避免标记靠近密封件或配合部件。.