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    通常人們認(rèn)為激光打標(biāo)和激光雕刻是一回事，但實(shí)際上，激光打標(biāo)和激光雕刻是兩種不同的加工工藝。

    雖然激光打標(biāo)和激光雕刻都是利用激光在材料上刻下擦不掉的印記，但是激光雕刻使材料蒸發(fā)，而激光打標(biāo)則使材料熔化。材料表面的熔化會擴(kuò)展，形成深度為80µm的溝槽，改變材料的粗糙度，并且在材料表面形成黑白對比。下文中，我們將具體討論激光打標(biāo)形成的黑白對比的影響因素。

    激光打標(biāo)的三步驟

    （1）激光束作用于材料表面（見圖1）。激光打標(biāo)或激光雕刻的共同點(diǎn)是，激光束是脈沖的，也就是說，激光系統(tǒng)會在特定時(shí)間間隔內(nèi)輸出一個(gè)脈沖。一臺100W的激光器每秒能輸出10萬個(gè)脈沖。因此，可以計(jì)算出單脈沖的能量為1mJ，峰值功率可達(dá)10kW。

    要控制作用到材料上的激光能量，就要調(diào)節(jié)激光器的參數(shù)。在這類應(yīng)用中，最重要的參數(shù)是掃描速度和掃描間距，因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)決定了作用在材料上的相鄰脈沖的間隔。相鄰脈沖間隔越近，材料吸收的能量就越多。

    相比于激光雕刻，激光打標(biāo)需要的能量比較小，因此掃描速度比較快。在決定選擇激光雕刻還是激光打標(biāo)工藝時(shí)，掃描速度是一個(gè)關(guān)鍵的決定性參數(shù)。

    （2）材料吸收激光能量。激光作用到材料表面后，大部分激光能量被材料表面反射，只有一部分能量被材料吸收并轉(zhuǎn)化為熱量。激光打標(biāo)只需要吸收能量用來融化材料，而激光雕刻則需要吸收更多的能量以使材料蒸發(fā)。

    一旦吸收的能量轉(zhuǎn)化為熱量，材料的溫度就會上升。達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，材料表面就會融化，發(fā)生形變。

    對于波長為1064nm的激光，鋁的吸收率為5%，而鋼的吸收率達(dá)30%以上。因此，大家可能會認(rèn)為鋼更容易被打標(biāo)，但事實(shí)并非如此。我們還必須考慮材料的其他物理特性，比如材料的熔點(diǎn)（見表1）。

    表1：材料的熔點(diǎn)

    materials：材料

    meltingtemperature：熔點(diǎn)

    （3）材料表面發(fā)生局域膨脹，粗糙度改變。當(dāng)材料在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)熔化和冷卻時(shí)，材料表面的粗糙度會發(fā)生變化，形成永久性標(biāo)記，標(biāo)記內(nèi)容包括編碼、標(biāo)志或圖形等（見圖2）。

    在材料表面標(biāo)記不同的圖案，還會引起材料顏色的變化。對于高質(zhì)量的激光打標(biāo)，白色和黑色提供了最好的對比度：

    當(dāng)粗糙的表面對入射光發(fā)生漫反射時(shí)，表面呈白色。

    當(dāng)粗糙的表面對入射光大部分都吸收時(shí)，表面呈黑色。

    激光雕刻時(shí)，高能量密度激光脈沖作用到材料表面，激光能量轉(zhuǎn)變成熱量，使材料直接從固態(tài)變成氣態(tài)，發(fā)生升華，去除材料表層。

    選擇激光打標(biāo)還是激光雕刻？

    了解了激光打標(biāo)和激光雕刻的區(qū)別后，我們現(xiàn)在來討論根據(jù)哪些參數(shù)來判定選擇哪一種加工工藝。這里主要考慮三個(gè)參數(shù)，它們分別是耐磨性、加工速度，以及材料及其相容性。

    （1）耐磨性

    激光雕刻比激光打標(biāo)的穿透程度更深。如果被標(biāo)記的工件需要在磨損的環(huán)境中使用，或者需要經(jīng)過后處理，如表面噴砂、噴丸加工、電泳漆或熱處理等，那么就薦推使用激光雕刻工藝（見圖3）。

    （2）加工速度

    相比于激光雕刻，激光打標(biāo)由于穿透材料表面的深度更小，因此加工速度更快。如果打標(biāo)件的使用環(huán)境不會引起標(biāo)記的磨損，例如用于家用電器、電子設(shè)備、促銷品或者珠寶標(biāo)記，建議使用激光打標(biāo)。這樣，既能提高加工速度，標(biāo)記的耐磨性也能滿足應(yīng)用需求（見圖4）。

    （3）材料及其相容性

    上文已經(jīng)提到，激光打標(biāo)使材料熔化產(chǎn)生輕微的凹凸，而激光雕刻會使材料直接氣化產(chǎn)生凹槽（見圖5）。由于激光雕刻需要足夠的激光能量，使材料達(dá)到升華溫度，在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)掉（氣化），因此激光雕刻并不是在所有材料上都能實(shí)現(xiàn)。

    此外，激光雕刻設(shè)備還需要配備合適的排風(fēng)系統(tǒng)。LASIT公司給激光雕刻機(jī)專門設(shè)計(jì)了排氣風(fēng)扇，以最大限度地保護(hù)環(huán)境和激光器。

    以上我們較全面地介紹了激光雕刻和激光打標(biāo)的區(qū)別，用戶可以根據(jù)需要選擇合適的加工工藝。