ちょっと、そこ！金属レーザーマーキングマシンのサプライヤーとして、これらの気の利いたデバイスがさまざまな金属の厚さでどのように機能するかについてよく質問されます。そこで、座ってこのブログを書いて、すべての詳細を皆さんと共有したいと思いました。
まずは金属レーザーマーキング機の基本についてお話しましょう。これらの機械は、高エネルギーのレーザー ビームを使用して、金属表面に永久的なマークを作成します。レーザービームは金属と相互作用し、物理的および化学的変化を引き起こし、目に見えるマークをもたらします。金属レーザーマーキングマシンにはさまざまな種類があります。MOPA レーザーマーキングマシン、QRコードレーザーマーキングマシン、 そして金属用ファイバーレーザー彫刻機。各タイプには独自の特徴があり、さまざまな用途に適しています。
さまざまな厚さの金属を扱う場合、考慮する必要がある重要な要素は、レーザー出力、パルス持続時間、スキャン速度です。これらの要因によって、金属上のマークの深さと品質が決まります。
薄い金属板（1mm未満）
薄い金属シートは、エレクトロニクスや宝飾品などの業界で非常に一般的です。薄い金属にマーキングを行う場合は、材料が焼け落ちたり、歪んだりしないように特に注意する必要があります。
薄い金属の場合、レーザー出力は比較的低くする必要があります。高出力では、金属の溶解または蒸発が速すぎて、品質の低下や材料の損傷につながる可能性があります。たとえば、厚さ 0.5 mm のステンレス鋼シートにファイバー レーザー彫刻機を使用している場合、約 10 ～ 20 ワットの出力設定で十分な場合があります。
パルス持続時間も重要な役割を果たします。パルス持続時間が短いと、短時間で高エネルギーのバーストを発生させることができ、過度の熱伝達をせずに鮮明なマークを作成するのに最適です。これは金属の歪みを防ぐのに役立ちます。薄い金属の場合は、数ナノ秒のパルス幅が適切に機能します。
スキャン速度は比較的速い必要があります。高速で移動するレーザー ビームにより各スポットにかかる時間が短縮され、入熱が減少し、反りのリスクが最小限に抑えられます。薄い金属板の場合、スキャン速度を500～1000mm/s程度に設定できます。
中厚金属 (1 ～ 5 mm)
中厚金属は自動車部品から産業機械まで幅広い用途に使用されています。これらの金属をマーキングするには、もう少し電力と異なるアプローチが必要です。
薄い金属に比べてレーザー出力を高める必要があります。厚さ 3 mm のアルミニウム合金の場合、30 ～ 50 ワットの電力設定が適切な場合があります。この余分な力は、金属に浸透し、深くて鮮明なマークを作成するために必要です。
パルスの持続時間は、希望するマークの種類に基づいて調整できます。浅い表面レベルのマークを探している場合でも、より短いパルス幅を使用できます。ただし、より深いマークの場合は、数十ナノ秒の長いパルス持続時間がより効果的になる可能性があります。
スキャン速度はそれに応じて調整する必要があります。スキャン速度が遅いと、レーザーが各スポットに費やす時間が長くなり、エネルギー吸収が増加し、より深いマークが作成されます。中厚金属の場合、スキャン速度を200～500mm/s程度に設定できます。
厚い金属（5mm以上）
厚い金属は、建設や造船などの頑丈な用途でよく使用されます。厚い金属にマーキングを行うのは、目に見えるマークを作成するのに十分な深さまでレーザーが浸透できることを確認する必要があるため、非常に困難です。
高いレーザー出力が不可欠です。厚さ 10 mm の鋼板の場合、50 ～ 100 ワット、またはそれ以上の電力設定が必要になる場合があります。この高い出力により、厚い金属の抵抗を克服し、遠くからでも見えるマークを作成できます。
パルス幅は慎重に選択する必要があります。パルス持続時間が長くなると、時間の経過とともにより多くのエネルギーが提供され、レーザーが厚い金属を貫通しやすくなります。マイクロ秒範囲のパルス持続時間は、厚い金属に使用できます。
スキャン速度は比較的遅いはずです。レーザー光線をゆっくりと動かすことで、金属がエネルギーを吸収する時間が長くなり、マークがより深く浸透できるようになります。厚い金属の場合、スキャン速度を約 50 ～ 200 mm/s に設定できます。
重要な考慮事項
金属が異なれば、レーザーマーキングプロセスに影響を与える特性も異なります。たとえば、ステンレス鋼は融点が高く、熱伝導率が良いため、マーキングが比較的簡単です。一方、銅は反射率の高い金属であるため、レーザービームが反射されてマーキング効率が低下する可能性があります。
銅にマーキングを行う場合は、より高いレーザー出力、または銅によりよく吸収される別の種類のレーザーを使用する必要がある場合があります。一部の金属レーザーマーキングマシンには、調整可能な偏光や周波数倍増技術など、反射金属に対処するための特別な機能が装備されています。
表面処理
特に異なる厚さの金属を扱う場合には、表面処理も重要な要素です。きれいで滑らかな表面により、レーザービームがより効果的に金属と相互作用することができます。
薄い金属の場合は、中性溶剤を使用した簡単な洗浄で汚れやグリースを除去できます。中程度の厚さの金属の場合は、サンドブラストまたは研削を使用して表面を粗くし、マークの密着性を向上させることができます。
品質管理
マーキング後は、品質管理チェックを実行することが重要です。これには、目視検査、マークの深さと幅の測定、損傷や歪みの兆候の確認などが含まれます。
顕微鏡または表面形状計を使用して、マークの深さと表面プロファイルを測定できます。マークが浅すぎる場合、またはエッジが不均一な場合は、レーザーパラメータを調整してマーキングプロセスを繰り返すことができます。
結論
結論として、金属レーザーマーキングマシンを使用してさまざまな厚さの金属を加工するには、レーザー出力、パルス幅、スキャン速度の慎重なバランスが必要です。金属の特性を理解し、それに応じてこれらのパラメータを調整することで、幅広い金属厚さに対して高品質のマークを作成できます。
金属レーザーマーキングマシンをご検討中の場合、またはさまざまな金属の厚さをマーキングする方法についてご質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。お客様のニーズに合わせた完璧なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。小規模の宝飾品メーカーであっても、大規模な工業メーカーであっても、当社はお客様の要件を満たす専門知識と適切な機械を備えています。それでは、会話を始めて、金属マーキングを次のレベルに引き上げるためにどのように協力できるかを考えてみましょう。
参考文献
- 「レーザー材料処理」PD Hodgson、AB Murphy、H. Hügel 著
- 「レーザー技術とアプリケーションのハンドブック」CB Schaffer、A. Willner、H. Welling 編集