Markieren und Lasergravieren auf Stahl: Verfahren, Vorteile und Quelle

Laserbeschriftung und -gravur können auf allen Metallen durchgeführt werden: Stahl, Edelstahl, Eisen, Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Platin, Palladium u.a. Die durchführbaren Verfahren reichen von der Tiefgravur über die Glühmarkierung bis hin zum Oberflächenschwärzen.

Angesichts der vielen Arten von Lasern und Materialien, die es gibt, kann die Auswahl des besten Lasers für eine Markierungs- oder Gravieranwendung eine Herausforderung sein. Um eine optimale Wahl zu treffen, ist es wichtig, die Eigenschaften des Lasers und die Eigenschaften des Materials zu kennen.

Sehen wir uns die Besonderheiten der Laserbeschriftung und -gravur auf Stahl an.

Stahl- und Laserbearbeitung

Stahl ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle in der modernen Industrie und insbesondere im medizinischen Bereich. Es ist eine Legierung aus Eisen, Kohlenstoff und Chrom in einem Anteil von mindestens 10,5%.

Dieses letzte Element bildet eine Oxidschicht und verhindert so das Rosten des Metalls. Deshalb wird Edelstahl auch als korrosionsbeständiger Stahl bezeichnet.

Das Vorhandensein von Chrom erhöht die Härte und die Elastizitätsgrenze der Legierung, und wenn ihr Anteil 12% überschreitet, wird sie als Edelstahl bezeichnet, da sie gegen Chemikalien beständig ist.

Neben anderen Metallen können auch Markierungen oder Gravuren auf Stahl mit verschiedenen Arten von Laserquellen durchgeführt werden:

• CO2,
• Ballaststoffe,
• Nd:YAG Festkörper.

Lasergravur auf Edelstahl mit Faserlaser

Mit dem faseroptischen Laser ist es sehr einfach, eine Markierung auf der Oberfläche des Stahls zu erstellen. Das Material reagiert sehr gut auf die infrarote Wellenlänge (1030-1080 nm), mit Einfachheit löst es Oberflächenreaktionen aus, die kontrastreiche und scharfe Zeichen erzeugen.

Dieser Prozess erzeugt eine permanente, direkte Markierung auf der Oberfläche des Metalls und die Einstellungen der Lasermaschine können nach Belieben geändert werden, um eine Vielzahl von Edelstahloberflächen zu erzeugen, die permanente helle, Halbton- oder dunkle Markierungen und eine Vielzahl von Farben umfassen. .

Diese Technologie wird intensiv in der Industrie und insbesondere in Branchen wie Automotive, Medizin, Luft- und Raumfahrt eingesetzt, wo die Rückverfolgbarkeit der Produkte von besonderer Bedeutung ist. Diese leichteren Markierungsoptionen können verwendet werden, um die Produktivität zu verbessern.

Laserglühen für medizinische Instrumente

Eine sehr verbreitete Anwendung des Lasers ist das Glühen von medizinischen Bauteilen aus Edelstahl und Titan wie Implantaten und Instrumenten.

In diesem Fall ist es wichtig, eine hochkonzentrierte Spitzenenergie mit einer etwas längeren Impulsdauer zu haben, um den Kohlenstoff an die Oberfläche zu ziehen und eine scharfe dunkle Markierung zu erhalten, die den Anforderungen der verschiedenen Tests, denen das Instrument unterzogen wird, wie z. B. Passivierung, standhält. und die Autoklavenzyklen.

Ob CO2-Laser oder Faserlaser, die Energie des Laserstrahls bewirkt eine Schwärzung des Oxids, wodurch bei der Faserlaserbeschriftung eine schärfere und dunklere Markierung entsteht, da Edelstahl die Wellenlänge dieses Lasertyps absorbiert.

Darüber hinaus können je nach Temperatur durch den Schwärzungs- oder Glühprozess unterschiedliche Farben auf der Oberfläche des Stahls erzielt werden, wodurch unterschiedliche Designs erstellt werden können.

Eine andere Möglichkeit, dauerhafte schwarze Markierungen auf Stahl zu erhalten, besteht darin, ultraschnelle USP-Quellen im Pikosekundenbereich auszunutzen. Diese variieren die Oberfläche des Materials, indem sie diffraktive Fallen für das Licht erzeugen und damit hohe Kontraste in der Markierung erzeugen.

Das sogenannte Annealing-Markierungsverfahren ist aufgrund der hohen zeitlichen Widerstandsfähigkeit dieses Vorgangs und der Tatsache, dass auf diese Weise eine Bakterienvermehrung auf den Instrumenten vermieden wird, ideal für die Markierung von medizinischen Instrumenten geeignet.

Laserbeschriftung auf Edelstahl mit CO2-Laser

Metallmarkiermassen sind spezielle Lasermarkierprodukte, die keramische Partikel enthalten und auf chemischer Basis thermisch aktiviert werden.

In einigen Fällen der Laserbeschriftung werden diese Verbindungen daher auf die Stahloberfläche aufgetragen und trocknen gelassen. Wenn der Laserstrahl diese Verbindung erhitzt, verschmelzen die Keramikpartikel mit der Oberfläche des Metalls und erzeugen eine schwarze Markierung mit sehr hohem Kontrast.

Dieses Zeichen ist fast dauerhaft: Es kann nicht ohne übermäßige Reibung und Kraft entfernt werden, die bei der Anwendung normalerweise den darunter liegenden Stahl beschädigen. Diese Option kann für allgemeine Markierungen auf Edelstahl einschließlich Bildern und Strichcodes verwendet werden.

Laser Engraving on Stainless Steel using Nd: YAG Laser

Compounds, die manchmal zum Schwärzen einer Edelstahloberfläche beim Markieren mit einem CO2-Laser verwendet werden, werden bei Verwendung eines Nd:YAG-Lasers nicht benötigt.

Durch Optimierung von Laserleistung, Geschwindigkeit, Pulsfrequenz und Fokus können mit einem Nd:YAG-Markierungslaser auf den meisten Metallen unterschiedliche Effekte erzielt werden.

Edelstahl ermöglicht jedoch eine größere Variation des visuellen Effekts als die meisten Metalle. Titan ist das einzige andere Metall, das ihm in diesem Sinne nahe kommt.

Generell kann Edelstahl in Schwarz, verschiedenen Grautönen, Gold, Weiß und mit einer glänzenden Markierung markiert werden, bei der die Oberfläche glatter als die Umgebung erscheint und somit das Licht anders reflektiert. Diese Oberflächenmarkierungen haben fast keine Tiefe.

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