纹理与哑光成型表面的激光打标

纹理与哑光成型表面的激光打标

要点速览

• 纹理会散射光线，因此同样的标记在皮纹表面上的对比度低于高光表面。
• 模具表面处理是打标的一个变量，却很少被当作变量来记录。
• 测量几何条件在这里比任何地方都更重要：读数会随角度变化。
• 应在量产模具的表面处理状态下验证，切勿在抛光的试验板上验证。

大多数激光打标的开发工作是在光滑的成型试板上完成的，而大多数量产零件并不光滑：汽车内饰、家电外壳、手持设备和医疗机壳绝大多数是皮纹、哑光或轻度纹理表面，因为纹理可以掩盖成型缺陷，并改善握感和外观。在高光表面上验证的配方，放到皮纹零件上，往往令人失望，而材料并没有任何变化。

纹理为何会降低表观对比度

激光标记的对比度，是光线返回眼睛或读码器方式上的差异。高光表面呈镜面反射，光线以可预测的方向到达和离开，因此吸收光线的碳化标记在其上非常醒目。

纹理表面则向各个方向漫散射光线。未打标区域返回光线的方式已经与标记相似，因此两者之间的差异缩小。由此产生三个后果：

• 即使标记本身在化学上完全相同，测得的对比度也会下降。
• 标记对角度的依赖减弱，这有时是优势：皮纹表面从不同观察方向读取时更为一致。
• 精细特征的清晰度下降，因为在小尺寸代码上，纹理深度占特征尺寸的很大一部分。

不同表面处理的表现

光滑平台方案

对于在皮纹表面上无法评级的代码，最可靠的解决办法根本不是激光参数，而是在模具中于标记位置设计一小块抛光或轻度纹理的平台，通常是比代码大几毫米的浅凸起或浅凹陷区域。

这不增加任何周期时间，在大多数设计中不可见，并把不可靠的打标操作变为常规操作。但它必须在模具设计阶段就商定，这意味着必须在开模之前就知道打标要求，而这往往是真正的障碍，因为打标常常是在模具已定之后才提出。

在纹理上规定与测量标记

• 在打标规范中记录模具表面处理。纹理代号与树脂和颜色一样，是打标条件的一部分，却几乎从不被记录。
• 在量产模具的表面处理状态下验证。抛光试板会高估可达到的对比度，有时相当严重。
• 在检验方法中固定照明几何条件和角度。纹理使读数依赖角度，因此供应商和客户用不同设置测量同一零件，出现分歧是合理的。
• 根据纹理样品设定对比度公差，而不是采用在高光表面上得出的通用 ΔL* 数值。
• 在纹理表面上按 ISO/IEC 15415 对机器可读代码评级，并使产线读码器的照明与验证设置保持一致。
• 先增大单元尺寸，再考虑增加能量。在纹理表面上增加功率会扩大热影响区并模糊单元边缘，这通常会降低而不是提高评级。

当纹理本身就是标记

纹理并不只是障碍。激光蚀刻通过有意改变表面粗糙度而非颜色来起作用，因此在无法或不希望改变颜色的零件上，它是自然之选：

• 以哑光标记高光。在高光成型件上，局部蚀刻出的哑光区域无需任何着色剂即可清晰可读，这对透明和浅色零件很有用，因为它们无法有效炭化。
• 以高光标记哑光。在某些材料上，反过来也可行：局部熔化把皮纹表面熔平，变得更有光泽。
• 功能性纹理。防眩光面板、触觉指示和防滑握持区，都是出于功能目的而非可读性而施加的纹理。

两种方法都依赖照明才能被看见，这正是上文所述的敏感性。当基于纹理的标记必须由机器读取时，必须同时设计照明几何条件，而不能想当然。

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常见问题

为什么同样的标记在纹理零件上比在试板上显得更弱？

因为纹理使光线漫散射，未打标表面返回光线的方式与标记大体相同，两者之间的差异因而缩小。标记本身在化学上完全相同，变化的是其周围表面的反射方式。这就是为什么在抛光试板上验证会高估皮纹量产零件上可达到的对比度。

应该提高功率来补偿纹理吗？

不应该。更多能量会扩大热影响区并模糊特征边缘，这通常会降低而不是提高代码评级。应增大代码单元尺寸，或把代码移到光滑平台上。当深色标记勉强可用时，值得测试浅色发泡标记，因为泡沫散射强烈，在纹理上可能比碳化标记更易辨读。

什么是光滑平台，何时应使用？

在模具中于标记位置设计的一小块抛光或轻度纹理的区域，比代码大几毫米。它能把粗皮纹上不可靠的打标操作变为常规操作，不增加周期时间，而且通常不可见。其限制是必须在开模之前商定，这意味着模具设计阶段就必须知道打标要求。

为什么供应商和客户对纹理零件测得的对比度读数不同？

是照明几何条件不同。纹理使对比度读数强烈依赖角度，因此设置不同的两台仪器，对同一零件得出不同数值是合理的。在商定公差之前，应在检验方法中固定照明角度、孔径和几何条件，并使产线读码器采用相同设置。

模具表面处理应写入打标规范吗？

应该，而它几乎总是被遗漏。纹理代号与树脂牌号和颜色一样，是打标条件的一部分，因为它会大幅改变可达到的对比度。规范中若只写明树脂和颜色而不写明表面处理，就漏掉了决定标记能否合格的三个变量之一。

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