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Tratamiento de la superficie con láser y marcado con láser (parte 1)

Aug 13, 2018

En las últimas décadas, la industria de marcado por láser ha logrado un progreso notable. Ahora, hay una gran cantidad de proveedores de sistemas de marcado láser en diversas industrias en todo el mundo. El cambio más importante en este mercado es la introducción de los láseres de fibra pulsada de baja potencia, que ahora han evolucionado para proporcionar a casi todos los proveedores este tipo de equipos de marcado láser de fibra dentro de sus ofertas de productos.

Las longitudes de onda de estos láseres generalmente se ubican en el rango del infrarrojo cercano (NIR) de alrededor de 1070 nm, lo que las hace ideales para marcar la mayoría de los productos metálicos porque tienen menor reflectancia que los láseres de CO2 de longitud de onda más larga.

Pero incluso en este rango de longitud de onda, la dificultad de marcar diferentes metales no es la misma. El aluminio, el cobre y sus aleaciones son ampliamente utilizados en casi todas las industrias. Estos materiales pueden estar marcados con láser, pero a veces es difícil imprimir marcas oscuras que sean claramente visibles a simple vista en dichos metales en condiciones de poco calor. Además, una técnica probada ha demostrado que los materiales altamente transmisibles suelen realizar procesos de marcado y texturizado de superficie con un daño mínimo dentro de un ancho de pulso que no está asociado con no linealidades inesperadas.

Tratamiento de superficie con láser

En el amplio campo del procesamiento de material láser industrial, el término procesamiento de superficie láser se usa a menudo para describir un rango de actividades de procesamiento que utilizan fuentes de láser de onda continua (CW), infrarrojo cercano con varios kilovatios de potencia. Sin embargo, el proceso anterior es bastante diferente de las técnicas descritas en este documento que pueden considerarse aplicaciones de superficie de micras y nanoescala. Se han identificado muchos procesos que utilizan láseres ultrarrápidos de picosegundo de pulso corto (10-12) y de femtosegundo (10-15) y existen muchas publicaciones relacionadas.

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La principal desventaja de estos procesos es que incluso en las series de baja potencia de estas categorías de láser, su inversión y sus costos operativos siguen siendo altos. Debido a que la velocidad de procesamiento generalmente depende de la potencia promedio del láser, el costo del procesamiento del láser en condiciones reales de cobertura de la superficie puede ser demasiado alto para la mayoría de los usuarios de láser industriales.

Recientemente, el rango de ancho de pulso de los láseres de fibra pulsada de nanosegundos maduros se ha extendido a subnanosegundos, con el consiguiente aumento en la capacidad de potencia máxima en el orden de magnitud. Esto ha hecho posible desarrollar un nuevo proceso de mecanizado de superficie con láser utilizando una fuente de láser larga de picosegundos rentable.

Aunque estas técnicas a menudo se denominan tratamientos de superficie con láser, estos procesos se relacionan mecánicamente con el marcado con láser porque están limitados al tratamiento de la superficie de los componentes y, por lo general, requieren una combinación de procesos de ablación y fusión con láser. La Figura 1 intenta clasificar esta amplia gama de procesos utilizando la terminología aceptada por la industria y los principales mecanismos físicos involucrados.

Las ventajas bien conocidas de los láseres de fibra aseguran que se conviertan en la opción dominante para la mayoría de las aplicaciones que se muestran en la Figura 1. Aquí presentamos principalmente el propósito de mejorar la comprensión de las aplicaciones de láser a escala de micras para materiales que generalmente se consideran difíciles de marcar. con longitudes de onda infrarrojas estándar, como cobre y vidrio. Aplicación estándar.