İterbiyum fiber lazer

İterbiyum fiber lazer

Öne çıkan noktalar

• Çalışma aralığı 1.030 ile 1.100 nm'dir; endüstriyel markalamada kullanılan yakın kızılötesi banttadır.
• Elektrikten optiğe verim çoğu zaman %30'u aşar; CO2 ve Nd:YAG'ın çok önündedir.
• Uzun ömürlü ve minimum bakımlı, zorlu ortamlarda dayanan kompakt ve sağlam bir tasarımdır.
• Polimerlerin çoğu bu dalga boyunda doğal absorpsiyona sahip olmadığından katkı maddesi gerektirir.

İterbiyum fiber lazer

İterbiyum fiber lazer, silika çekirdeği iterbiyum (Yb3+) iyonlarıyla katkılanmış, 1030–1100 nm yakın kızılötesi bandında yayım yapan ve geleneksel olarak 1064 nm'de belirtilen bir fiber lazerdir. Plastik markalama bağlamında sektör “fiber lazer” dediğinde, kastedilen hemen her zaman bu cihazdır.

Neden iterbiyum?

İterbiyumun olağanüstü basit bir enerji seviyesi yapısı vardır — fiilen iki seviyeli bir sistemdir; bu da diğer nadir toprak katkı elementlerine göre birçok pratik avantaj sağlar:

• Çok yüksek kuantum verimi. Pompa dalga boyu (yaklaşık 915 veya 976 nm) yayım dalga boyuna yakındır; bu nedenle enerjinin çok azı ısı olarak kaybolur. Fiber lazerin yüksek priz veriminin ve hava soğutmalı çalışabilmesinin temel nedeni budur.
• Geniş kazanç bant genişliği. Darbe şekillendirmeyi ve MOPA mimarilerinin yararlandığı geniş tekrarlama frekansı aralığını destekler.
• Yüksek güç taşıma kapasitesi. Uzun ve ince kazanç geometrisi, ısı atımı için mükemmel bir yüzey alanı/hacim oranına sahiptir.
• Bazı kristal lazerleri yüksek tekrarlama frekanslarında sınırlayan türden bir üst seviye darboğazı yoktur.

Tipik markalama şartnamesi

1064 nm absorpsiyon sorunu

Polimer çalışmaları için en önemli tek gerçek, plastiklerin çoğunun 1064 nm'de iyi absorbe etmemesidir. Bu dalga boyuna verimli biçimde bağlanan metallerin aksine, katkısız doğal bir termoplastik buna büyük ölçüde şeffaftır. Işın, yüzeyde marka oluşturmaya yetmeyecek kadar az enerji bırakarak içinden geçer.

Buna üç yol çare olur:

• Bir absorber ekleyin. Lazer markalama katkı maddeleri — antimon katkılı kalay oksit, bizmut bazlı bileşikler, mika pigmentleri, karbon siyahı — 1064 nm enerjisini yerel ısıya dönüştürür. Bu, standart endüstriyel çözümdür ve akıllı katkı maddeleri plastik lazer markalamayı geliştirir yazısında ele alınmıştır.
• Mevcut bileşenlere güvenin. Karbon siyahı, cam elyafı, alev geciktiriciler ve birçok pigment zaten absorpsiyon sağlar. Dolgulu mühendislik reçinelerinin kalıptan çıkar çıkmaz çoğu zaman neden iyi markalandığını bu açıklar.
• Dalga boyunu değiştirin. 355 nm'de frekansı üçe katlanmış bir vanadat lazer, birçok polimeri katkı maddesi olmadan fotokimyasal olarak markalar; ancak verim daha düşük, sermaye maliyeti daha yüksektir.

Pratik notlar

İterbiyum fiber lazerler Sınıf 4 cihazlardır; 1064 nm çıkışları görünmezdir ve gözün optiklerinden verimli biçimde geçerek retinaya ulaşır. ANSI Z136.1 uyarınca Sınıf 1'e kadar mahfaza, doğru gözlük optik yoğunluğu ve atanmış bir lazer güvenlik görevlisi beklenen uygulamadır.

Proses tarafında, markalama sonucunun malzemenin ve lazerin birlikte bir özelliği olduğunu unutmayın. Reçine kalitesi, renklendirici yüklemesi, dolgu içeriği, kalıplama koşulları ve hatta regrind oranı sonucu kaydırır — bkz. markalama kalitesini etkileyen proses parametreleri.

Kaynağı işe göre boyutlandırmak

Fiber lazerler genellikle bir kez satın alınır ve on yıl boyunca kullanılır; bu nedenle şartnamenin doğru yazılması değerlidir. Ortalama güç herkesin belirttiği değerdir, ancak bir işin başarılı olup olmayacağını nadiren o belirler:

Tarama lensini parçadan sonra değil, parçayla birlikte belirtin. Odak uzaklığı hem alan boyutunu hem nokta çapını belirler ve tüm yuvaya ulaşmak için seçilen bir lens, kodun gerektirdiği çözünürlükten sessizce ödün verdirebilir.

Polimerlerde fiber markalamada sorun giderme

Sahip olma maliyeti

Fiber lazer, plastik markalamada Nd:YAG'ın yerini marka kalitesiyle değil işletme maliyetiyle almıştır ve sermaye gerekçelendirilirken nedenlerin açıkça belirtilmesi değerlidir:

• Lamba yok, akış tüpü yok, kristal hizalaması yok. Pompa diyotu ömürleri yaygın olarak yaklaşık 100.000 saat olarak belirtilir ve rezonatör kapalıdır — rutin bir optik hizalama görevi yoktur.
• Markalama güçlerinde hava soğutma. Chiller olmaması, chiller bakımının, soğutucu akışkanın ve hücreye çekilecek bir altyapının daha az olması demektir.
• Yüksek priz verimi. Lamba pompalı Nd:YAG'daki düşük tek haneli oranlara karşı çoğu zaman %30'un üzerindedir; bu doğrudan enerji faturasına ve binanın uzaklaştırması gereken ısı yüküne yansır.
• Gerçek sarf malzemesi koruyucu penceredir. Onun ve onu temiz tutan emişin bütçesini ayırın. İyi işletilen bir fiber kurulumunda kademeli performans kaybının neredeyse tamamı kaynağa değil, son optiğe dayanır.

Buna karşılık katkı maddesi, fiber markalamanın plastiklerde getirdiği yinelenen maliyettir. Bir kalitenin zaten karbon siyahı, cam dolgu veya absorbe eden bir pigment içerdiği yerlerde bu maliyet sıfır olabilir; alışkanlıkla bir masterbatch belirlenmeden önce bunu kontrol etmeye değer.

İlgili terimler ve okumalar

• Fiber lazerler
• Plastik lazer markalama çözümleri
• Plastik lazer markalama için temel malzeme bilimi
• Lazer markalama masterbatch'i
• MOPA lazer
• Lazerle markalanabilir plastikler

Bunu üretimde uygulamak

The Sabreen Group, iterbiyum fiber lazer uygulamaları ve lazer katkı maddesi seçimi için bağımsız mühendislik desteği sağlar. Bir prosesi belirliyor, bir malzemeyi nitelendiriyor veya üretimdeki bir sorunu gideriyorsanız mühendislik hizmetleri ekibimiz size yardımcı olabilir. Uygulamanızı görüşmek için bizimle iletişime geçin.

Sıkça sorulan sorular

İterbiyum fiber lazer hangi dalga boyunda çalışır?

Öncelikle 1.030 ile 1.100 nanometre arasında; endüstriyel markalama sistemleri tipik olarak 1.060 ile 1.070 nm'dedir. Bu yakın kızılötesi bant metallerin ve uygun katkı maddeleriyle geniş bir plastik yelpazesinin işlenmesine uygundur.

İterbiyum fiber lazerler ne kadar verimlidir?

Yüksek elektrikten optiğe verim, çoğu zaman %30'u aşar. Bu verim, uzun diyot ömürleri ve düşük bakımla birleşince CO2 ve Nd:YAG alternatiflerine göre daha düşük toplam sahip olma maliyeti sağlar.

Neden bu kadar iyi odaklanırlar?

Mükemmel ışın kalitesi. Kazanç ortamı, ışını hapseden ve şekillendiren katkılı optik fiberin kendisidir; bu da uygulamada 20 mikronun altında çok küçük bir noktaya odaklanmaya ve dolayısıyla ince detaylar için yüksek enerji yoğunluğuna olanak tanır.

İterbiyum fiber lazer her plastiği markalayabilir mi?

Yardım almadan hayır. Polimerlerin çoğu 1.060 ile 1.070 nm'de çok az absorpsiyona sahiptir; bu nedenle modifiye edilmemiş malzeme zayıf markalanır veya hiç markalanmaz. Yüksek kontrastlı markalamayı pratik kılan, polimere karıştırılan lazere duyarlı katkı maddeleridir.

CO2 ve Nd:YAG lazerlerle nasıl karşılaştırılırlar?

Daha yüksek enerji verimi, daha uzun diyot ömürleri ve daha düşük bakım maliyetleri, yüksek çıkışta bile minimum ısıl distorsiyon, üstün ışın kalitesinden gelen daha iyi odaklanabilirlik ve esnek fiber ışın iletimi.

Bir plastik markalama uygulaması gerçekte ne kadar güce ihtiyaç duyar?

Çoğu şartnamenin varsaydığından daha azına. Katkı yüklü reçine üzerindeki kodlar ve data matrix sembolleri için 20–30 W normalde fazlasıyla yeterlidir; fazla güç markayı iyileştirmek yerine çizgi kenarı tanımını bozar. Güç derin gravür ve geniş alan dolgularında önemlidir; ince markalamada sonucu nokta boyutu ve ışın kalitesi belirler.

Lazerde hiçbir şey değişmediği halde kontrastım neden değişti?

Hemen her zaman malzeme. Renklendirici parti değişimi, regrind oranı ve kalıplama koşulları, hiçbir lazer parametresi hareket etmeden marka kontrastını kaydırır. Lazeri yeniden ayarlamak yerine malzemeyi yeniden ölçün — parti değişkenliğini proses ayarlarıyla telafi etmek geri dönecek bir tedarik sorununu gizler.

Bir fiber lazer hangi bakımı gerektirir?

Kaynakta çok az; kaynak kapalıdır ve markalama güçlerinde tipik olarak hava soğutmalıdır, pompa diyotu ömrü yaygın olarak yaklaşık 100.000 saat olarak belirtilir. Gerçek sarf malzemesi, tarama kafasının önündeki ve markalama dumanıyla kirlenen koruyucu penceredir. Bir fiber kurulumunda kademeli performans kaybının çoğu lazere değil, bu pencereye ve yetersiz emişe dayanır.

---