Contents
Máy khắc laser là gì?
Máy khắc laser là thiết bị thực hiện quá trình khắc laser: khắc các họa tiết, chữ cái, mã qr code, số serial, hoa văn, hình ảnh hoặc số lên vật liệu bằng chùm tia laser. Các loại máy khắc laser này sử dụng công nghệ tự động hóa để đạt được các đường cắt và khắc chính xác trên nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm kim loại, gỗ, thủy tinh và nhựa, đá, gốm, sứ,… Các bộ phận thiết yếu của các loại máy khắc laser là nguồn laser và thấu kính, có chức năng tạo ra và tập trung chùm tia sáng đủ mạnh để khắc họa tiết.
CÁC LOẠI MÁY KHẮC LASER
Với sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ laser thì sự ra đời và phát triển các loại máy khắc laser cũng được tạo ra để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành nghề. Các loại máy khắc laser như: máy khắc laser fiber kim loại, máy khắc laser CO2, máy khắc laser UV, máy khắc cầm tay, máy khắc tia xanh lá,… Mỗi loại máy sẽ phù hợp với chức năng riêng của mình mà nhà nghiên cứu đã tạo ra để tối ưu nhất, tạo ra giá trị nhất.
Các loại máy khắc laser này hoạt động khác nhau, do đó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Có thể được phân loại theo môi trường khuếch đại bao gồm laser khí (như laser CO2 ), laser bán dẫn (như laser diode và laser sợi quang ),… Môi trường khuếch đại quyết định nhiều đặc tính của laser như bước sóng của ánh sáng phát ra, công suất tối đa, thời lượng xung,…
Các loại máy khắc laser cũng có thể được phân loại theo bước sóng hoặc màu sắc của ánh sáng phát ra. Quang phổ ánh sáng phổ biến bao gồm tia cực tím (UV), ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại (IR). Ví dụ như laser xanh lá phát ra ánh sáng xanh lá nhìn thấy được và laser hồng ngoại như laser CO2 và laser sợi quang.
Các loại máy khắc laser phổ biến nhất là:
1/ Máy khắc laser kim loại
Máy khắc laser kim loại là một loại máy khắc laser dẫn điện bằng các sợi thủy tinh. Máy khắc laser kim loại là một thiết bị độc lập, được sử dụng để khắc chữ, khắc số, khắc mã qr, hoa văn, hình ảnh lên vật liệu kim loại như: inox, nhôm, đồng, vàng, bạc, titan,… Dễ sử dụng gia công các chi tiết kim loại có kích thước nhỏ đến trung bình. Với công suất thông dụng nhất là 20W, 30W, 50W hoặc 100W. Việc sử dụng máy khắc laser kim loại giúp đánh dấu lên sản phẩm, giúp nhận dạng, truy xuất nguồn gốc, thông tin thương hiệu, số lô,… làm tăng giá trị, chất lượng và cạnh tranh trên thị trường.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của máy khắc laser kim loại là một sợi quang được pha tạp các nguyên tố đất hiếm, chẳng hạn như erbium, ytterbium hoặc neodymium. Các chất pha tạp này đóng vai trò là môi trường hoạt tính, cho phép khuếch đại ánh sáng bên trong sợi quang. Để khởi động quá trình phát laser, một nguồn bơm bên ngoài, thường là laser diode, được sử dụng để cung cấp năng lượng vào sợi quang đã được pha tạp.
Năng lượng này kích thích các ion pha tạp, khiến chúng phát ra photon thông qua một quá trình gọi là phát xạ tự phát. Các photon này sau đó di chuyển dọc theo sợi quang, tương tác với các ion bị kích thích khác và kích hoạt sự phát xạ kích thích. Quá trình này dẫn đến sự khuếch đại ánh sáng bên trong sợi quang, cuối cùng tạo ra một chùm tia laser đơn sắc và kết hợp.
Một trong những đặc điểm quan trọng của laser sợi quang là cấu trúc dẫn sóng vốn có của chúng, được hình thành bởi chính sợi quang. Cấu trúc dẫn sóng này giữ ánh sáng bên trong lõi sợi, đảm bảo ánh sáng duy trì đường đi và hướng ổn định. Sự giữ ánh sáng này dẫn đến chất lượng và độ ổn định chùm tia vượt trội.
Ưu điểm
Máy khắc laser kim loại có nhiều ưu điểm vượt trội cho việc đánh dấu chính xác trên kim loại, khắc và chạm khắc. Độ chính xác và khả năng tạo ra các dấu hiệu rõ ràng, hoàn hảo cho đánh dấu số sê-ri, mã vạch và ma trận dữ liệu trên nhiều bề mặt kim loại khác nhau.
Máy khắc Laser fiber có tuổi thọ cao hơn và thường yêu cầu ít bảo trì hơn so với laser CO2.
Máy khắc laser fiber nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng hơn so với laser CO2, rất phù hợp với các doanh nghiệp muốn tiết kiệm không gian và giảm chi phí vận hành.
Nhược điểm
Tuy nhiên, laser fiber có những hạn chế, đặc biệt là trong các ứng dụng phi kim loại, hạn chế của chúng trong việc cắt nhiều loại vật liệu khác nhau. Gặp khó khăn khi gia công các vật liệu như gỗ, acrylic và cao su.
Máy khắc laser kim loại sẽ bao gồm các loại máy khắc laser gì?
1. 1/ Máy khắc laser fiber Q-switched (dòng tiêu chuẩn)
1.2/ Máy khắc laser fiber MOPA: là bản nâng cấp của máy khắc laser tiêu chuẩn. Có thể điều chỉnh độ rộng xung và tần số, điều đó có nghĩa là bạn hoàn toàn kiểm soát được độ sâu, độ sáng, màu sắc hoặc độ chi tiết của các vết khắc. Muốn có logo sắc nét, hình khắc tinh tế, hay thậm chí là màu sắc trên thép không gỉ, titan. Laser Mopa có phạm vi xung đột thời lượng lớn. Kết quả là, chúng có phạm vi tương thích với vật liệu lớn hơn. Hệ thống laser có thể tạo ra độ tương phản và độ chính xác cao trên các vật liệu như:
- Kim loại: Nhôm, thép không gỉ, vàng, đồng thau, titan, thép carbon, bạch kim và vonfram.
- Nhựa: PC, PLA, PBT, ABS,…
1.3/ Laser fiber Fly: cũng như tính năng như máy khắc laser kim loại. Nhà sản xuất tạo ra dòng laser fiber fly được điều khiển bằng màn hình cảm ứng. Sản phẩm sẽ được sản xuất liên tục 24/24 đáp ứng nhà máy sản xuất quy mô lớn.
2/ Máy khắc laser CO2
Máy khắc Laser CO2 là loại laser khí tạo ra ánh sáng hồng ngoại có bước sóng 10600 nm. Chúng là một trong những loại laser sóng liên tục mạnh mẽ và hiệu quả nhất, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cắt, hàn và khắc công nghiệp.
Trong laser CO2, môi trường khuếch đại là hỗn hợp các khí bao gồm carbon dioxide, nitơ và heli. Khi bị kích thích bởi phóng điện hoặc bức xạ tần số vô tuyến, các phân tử CO2 giải phóng các photon có bước sóng đặc trưng cho sự cộng hưởng phân tử của carbon dioxide. Những photon này sau đó kích thích sự phát xạ của nhiều photon hơn có cùng bước sóng. Các photon phát ra sẽ dội lại giữa các gương của khoang laser, dẫn đến sự khuếch đại ánh sáng hồng ngoại.
Hai gương hoặc bề mặt phản xạ được sử dụng để tạo ra một khoang quang học cho các photon, được đặt ở hai đầu của ống chứa khí. Một gương phản xạ hoàn toàn, trong khi gương kia phản xạ một phần, cho phép một số ánh sáng đi qua. Ánh sáng được tạo ra bởi sự phát xạ kích thích sẽ dội lại giữa các gương này, khuếch đại ánh sáng thông qua một quá trình gọi là phản hồi quang học. Điều này tạo ra một chùm tia hồng ngoại đơn sắc, tập trung cao độ và có tính kết hợp cao.
Máy khắc laser CO2 này phản xạ ánh sáng giữa hai gương khi cường độ ánh sáng tăng lên. Máy khắc laser CO2 là loại máy đa năng và hoạt động tốt với các vật liệu phi kim loại như nhựa, gỗ, da, mica, vải,…
Ưu điểm
- Một trong những ưu điểm nổi bật của laser CO2 là tính linh hoạt. Chúng có thể xử lý nhiều loại vật liệu, từ acrylic và gỗ đến đá, thủy tinh, vải dệt và nhựa.
- Máy cắt laser CO2 rất hiệu quả trong việc cắt và khắc các vật liệu này với độ chính xác cao. Mặc dù tốc độ có thể thay đổi tùy thuộc vào công suất, nhưng các máy cắt laser CO2 cao cấp hoạt động nhanh, lý tưởng cho cả người dùng nghiệp dư và các doanh nghiệp nhỏ.
- laser CO2 lại có giá cả tương đối phải chăng.
Nhược điểm
Laser CO2 có một số hạn chế: chỉ có thể khắc hoặc cắt kim loại một cách gián tiếp
Ngoài ra, laser CO2 thường tiêu thụ nhiều điện năng hơn các loại laser khác, có nghĩa là chi phí vận hành sẽ cao hơn theo thời
Máy khắc laser CO2 sẽ có các loại máy khắc laser:
2.1/ Máy khắc laser CO2 siêu tốc bằng ống thủy tinh
2.2/ Máy khắc laser CO2 siêu tốc ống kim loại. Sử dụng nguồn CO2 sử dụng sóng cao tần để kích thích hỗn hợp khí tạo ra tia laser. Chúng nổi bật với chất lượng chùm tia sắc nét, tốc độ cắt khắc nhanh, tuổi thọ cao (lên đến hàng chục nghìn giờ) và thiết kế nhỏ gọn hơn hẳn so với ống thủy tinh DC truyền thống.
2.3/ Máy cắt khắc laser CO2 động cơ.
3/ Máy khắc laser UV
Máy khắc laser UV: Những máy khắc laser này sử dụng ánh sáng cực tím (UV) có bước sóng 355nm, nhưng chúng cũng có thể hoạt động trên nhiều dải phổ tia cực tím khác nhau tùy thuộc vào kết quả mong muốn. Chúng phát ra các photon mạnh mẽ để tạo ra các dấu hiệu chính xác trong khi vẫn đảm bảo an toàn cho vật liệu. Tia laser UV hấp thụ tốt trên nhiều vật liệu khác nhau như kim loại, nhựa và thủy tinh với độ chính xác cao, lý tưởng cho các công việc đòi hỏi độ tinh xảo.
Laser UV sử dụng ánh sáng cực tím để tạo ra các dấu hiệu bằng cách phá vỡ các liên kết hóa học mà không gây ra hư hại do nhiệt. Laser UV rất phù hợp cho các vật liệu mỏng manh và quy trình gia công đa năng.
Laser UV gặp hạn chế với một số vật liệu như kim loại và gỗ trừ khi bề mặt có những vết hằn đủ rõ. Máy laser UV đắt tiền và nặng, gây khó khăn cho tính di động, đặc biệt là trong các hệ thống tự động.
Việc bảo trì đòi hỏi phải thường xuyên kiểm tra bụi, nhiệt độ và hệ thống làm mát để đảm bảo hiệu suất tối ưu và kéo dài tuổi thọ của laser.
Điểm mạnh:
- Vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu
- Chi tiết cực kỳ tinh xảo
- Cho kết quả sạch sẽ trên các chất liệu mỏng manh.
Hạn chế :
- Công suất trung bình thấp hơn, do đó quá trình khắc sâu trên vật liệu dày diễn ra chậm hơn.
- Việc bảo trì đòi hỏi phải thường xuyên kiểm tra bụi, nhiệt độ và hệ thống làm mát để đảm bảo hiệu suất tối ưu và kéo dài tuổi thọ của laser.
4/ Máy khắc laser tia xanh lá
Máy khắc tạo ra ánh sáng trong vùng màu xanh lá của quang phổ nhìn thấy được, đều có thể được gọi là laser xanh với bước sóng 473 nm và 445 n. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cần chùm tia laser có độ hiển thị cao như chiếu laser, ứng dụng y sinh, màn hình chiếu sáng laser và xử lý vật liệu.
Không giống như các loại laser hồng ngoại như laser CO2 và laser sợi quang sử dụng chất pha tạp đất hiếm, laser xanh lá yêu cầu môi trường khuếch đại phức tạp hơn và bơm quang học để đạt được phát xạ xanh lam trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Loại laser xanh phổ biến nhất là laser trạng thái rắn bơm bằng diode (DPSS). Nó sử dụng laser diode bán dẫn để bơm quang học một môi trường khuếch đại tinh thể được pha tạp các ion như neodymium ion hóa ba lần (Nd3+) có thể phát ra ánh sáng xanh lam. Các môi trường phổ biến bao gồm yttrium lithium fluoride (YLiF4) và yttrium aluminum garnet (YAG).
Tia laser diode bơm được hấp thụ bởi các ion pha tạp trong tinh thể, làm chúng chuyển lên trạng thái kích thích. Các ion giải phóng năng lượng dưới dạng photon xanh khi chúng phân rã trở lại trạng thái cơ bản. Môi trường khuếch đại làm tăng cường ánh sáng xanh thông qua phát xạ kích thích, trong khi khoang quang học hướng các photon phát ra thành một chùm tia laser xanh mạnh, đơn sắc.
Laser xanh lá đòi hỏi hệ thống quang học và điện tử phức tạp để hoạt động và vẫn có công suất đầu ra hạn chế so với các loại laser khác.
5/ Laser diot
Laser điốt, còn được gọi là laser bán dẫn, là một loại laser sử dụng vật liệu bán dẫn để tạo ra ánh sáng kết hợp. Loại laser này ngày càng trở nên phổ biến nhờ kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao và tính linh hoạt trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Cấu trúc cốt lõi của laser diode là một mối nối pn, được hình thành bằng cách ghép nối chất bán dẫn loại p (với lượng lớn các hạt tải điện dương gọi là lỗ trống) và chất bán dẫn loại n (với lượng lớn các hạt tải điện âm gọi là electron). Khi đặt điện áp vào mối nối pn, các electron và lỗ trống bị đẩy về phía nhau và tái kết hợp tại mối nối. Quá trình tái kết hợp này giải phóng năng lượng dưới dạng photon, chính là ánh sáng phát ra từ laser diode.
Bước sóng của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào vật liệu bán dẫn được sử dụng và khoảng cách vùng năng lượng giữa vùng dẫn và vùng hóa trị trong vật liệu đó. Các vật liệu phổ biến được sử dụng trong laser diode bao gồm gali arsenide (GaAs), indi gali arsenide (InGaAs) và gali nitrit (GaN), mỗi loại tạo ra các bước sóng ánh sáng khác nhau.
Để đạt được sự phát xạ ánh sáng kết hợp, laser diode sử dụng một khoang quang học, bao gồm hai gương song song hoặc bề mặt phản xạ. Ánh sáng được tạo ra bởi mối nối pn bật đi bật lại giữa các gương này, khiến các photon tương tác với vật liệu bán dẫn và kích thích sự phát xạ của nhiều photon hơn. Quá trình này, được gọi là phát xạ kích thích , tạo ra ánh sáng đầu ra kết hợp và đơn sắc.
Các ứng dụng phổ biến của các loại máy khắc laser
Các loại máy khắc laser được sử dụng trong nhiều ứng dụng và với nhiều loại vật liệu khác nhau. Từ việc đánh dấu số sê-ri trên các bộ phận thiết bị y tế đến khắc chứng nhận trên linh kiện hàng không vũ trụ, khắc laser là một kỹ thuật rất linh hoạt.
Nhôm: Khắc laser trên nhôm rất phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô và quốc phòng, nơi các nhà sản xuất cần đánh dấu vĩnh viễn nhiều bộ phận khác nhau để nhận dạng.
Thép không gỉ: Bất kỳ loại thép không gỉ nào cũng có thể được khắc bằng laser. Máy khắc laser kim loại và laser tia cực tím để xử lý vật liệu này.
Titan: Titan là một vật liệu phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ và quốc phòng vì nó nhẹ nhưng lại vô cùng chắc chắn. Các nhà sản xuất máy bay sử dụng titan để chế tạo động cơ và khung máy bay.
Thủy tinh: Sử dụng máy khắc laser trên thủy tinh có thể là một thách thức vì thủy tinh là một vật liệu dễ vỡ. Điều cần thiết là phải sử dụng máy khắc laser phù hợp với công việc. Máy khắc laser CO2 hoặc UV hoạt động tốt nhất với thủy tinh vì các máy khắc laser này hoạt động ở tốc độ cao và ngăn ngừa hiện tượng vỡ thủy tinh
Gỗ: Một ứng dụng phổ biến khác là khắc laser trên gỗ . Các nhà sản xuất cần biết rằng chỉ có máy khắc laser CO2 mới an toàn khi sử dụng trên gỗ
Nhựa: Nhiều nhà sản xuất cũng yêu cầu đánh dấu vĩnh viễn trên các bộ phận bằng nhựa. Máy đánh dấu laser CO2 và UV rất lý tưởng cho các ứng dụng này vì chúng ngăn ngừa trầy xước.
Quý khách có nhu cầu mua các loại máy khắc laser, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới. Rất hân hạnh được phục vụ quý khách!
- CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ TÂN TIẾN
- ĐC: 115/23/8 Nguyễn Văn Quá, phường Tân Hưng Thuận, Q.12, Tp.HCM
- Mobile: 0972 692 192 – 0919 036 046
- Email: ngtuanke@gmail.com
- Website : www.lasertantien.com.vn
