Marcadores láser para Metal,

MARCADORAS LÁSER
GUÍA TÉCNICA
Edición de marcado en metal
Introducción
La técnica láser se está volviendo predominante en el marcado de metales
Se han utilizado diversos métodos de marcado para los metales.
Los ejemplos típicos incluyen a los marcadores láser, estampado, máquinas de marcado, etiquetas y micro-percusión.
El marcado láser se está convirtiendo en el método más utilizado, gracias a sus múltiples ventajas.
Ventajas de los marcadores láser
1. Marcando permanente
4. Daño mínimo
2. El marcado sin contacto garantiza alta calidad
5. Sin costos operativos
3. Capaz de marcar códigos de barras 1D y 2D
6. Fácil cambio de modelo
Después de descubrir estas ventajas, muchos usuarios han reemplazado sus métodos de marcado convencionales por el
marcado láser.
En esta guía se explica por qué el marcado láser se está convirtiendo en el método predominante para la marcación de metales,
y se explica cómo KEYENCE puede ayudarle en este ámbito.
Ejemplos de métodos típicos de marcado de metal
Marcador láser
Máquina de estampado
Micro-percusión
- Alta calidad gracias al marcado sin contacto
- Bajo costo inicial
- Bajo costo inicial
- Sin costos operativos
- Requiere ajustes de equipo
- Calidad de marcado inestable
- No requiere mantenimiento
- Difícil mantener una calidad consistente
- Los diseños de marcado se pueden cambiar de forma flexible
- Requiere horas-hombre para cambiar las placas
- Requiere control de ruido
- Capaz de marcar códigos de barras y códigos 2D
- El contacto daña el objeto
- Prolongados tiempos de proceso
por el desgaste de las puntas
- Conlleva costos de mantenimiento
Ejemplos de marcado láser por material
Hierro (Fe)
Aplicaciones
típicas
Acero inoxidable (SUS)
Aluminio (Al)
- Piezas de automóviles
- Placas de identificación
- Placas de identificación
- Componentes electrónicos
- Herramientas
- Equipos médicos
- Cajas de aparatos
- Cables
- Componentes de máquina
- Utensilios de cocina
electrodomésticos
- Partes automotrices
2
Cobre (Cu)
- Válvulas
Relación entre de longitud de onda del láser y los materiales
Los diferentes metales reaccionan de manera diferente a los mismos tipos de láseres. El marcado láser funciona, en principio, mediante la
aplicación de energía térmica a través de la irradiación de rayos láser. Por lo tanto, es importante la cantidad de luz que cada material absorbe o
refleja. Se debe seleccionar la longitud de onda láser adecuada de acuerdo al tipo de metal, ya que la absorción y reflectividad difiere entre éstos.
En general, entre más corta sea la longitud de onda del láser, más la absorben los materiales.
En consecuencia, los láseres con longitudes de onda cortas son adecuados para metales altamente reflectantes, como el oro, la plata y el cobre.
Mapa de distribución de la longitud de onda de la luz
Región UV
(nm)
300
Región de la luz visible
380 400
500
532
600
Región infrarroja
700
Longitud de onda: 532 nm
Segundo armónico (láser verde)
780 800
1064 1090
Longitud de onda: 1064 nm
Longitud de onda estándar
10600
Longitud de onda: 1090 nm
Láser de fibra
Relación de absorción láser por materiales comunes
Relación de absorción láser por metal
El gráfico de la derecha muestra la cantidad de longitud de onda estándar
Relación de absorción láser (%R)
(1064 nm) y de láser verde (532 nm), que son absorbidos por los metales
comunes.
La absorción por el hierro (Fe), níquel (Ni) y aluminio (Al), no varían mucho
con los cambios de longitud de onda. Por otro lado, el oro (Au) y el cobre
(Cu) se ven significativamente afectados con tales cambios.
El oro (Au) absorbe aproximadamente el 30% de la luz, de longitud de onda
de 532 nm, pero la relación se reduce a menos del 10% para la longitud de
onda estándar de 1064 nm. Del mismo modo, el cobre (Cu) absorbe
aproximadamente el 40% de la luz a 532 nm, mientras que es menos del
70
60
50
532 nm
Laser verde
1064 nm
Armónico
estándar
40
30
20
10
0
450
550
650
750
850
950
1050
1150
Longitud de onda (nm)
10% para 1064 nm.
Cu (Cobre)
Au (Oro)
Ni (Níquel)
Fe (Hierro)
Al (Aluminio)
Diferencia de marcado por material
Marcado con longitud de onda
estándar (50 W)
Tiempo de marcado:
3 seg
Marcado con longitud de onda
verde (6 W)
Tiempo de marcado:
25 seg
Para los metales menos susceptibles a las características de longitud
de onda, incluyendo el níquel (Ni), hierro (Fe) y aluminio (Al),
entre mayor sea la potencia, más rápido se pueden crear marcas de
alta calidad.
En los marcadores láser, la potencia y el diámetro del punto se vuelven
por lo general más pequeños, conforme se acorta la longitud de onda.
Cuando el punto láser se aplica en una dirección, se puede irradiar un
área más amplia en una pasada, mediante el uso de un diámetro de
punto más grande. Con este método se puede reducir el tiempo de
marcado.
Marcado rápido
en objetos de
aluminio
Ancho del logotipo: aprox. 40 mm
1.57"
Ancho del logotipo: aprox. 40 mm
1.57"
En el marcado de metales altamente reflectantes, como el oro y
el cobre, en la mayoría de los láseres la longitud de onda estándar no
se absorben. El cobre, por ejemplo, refleja más del 90% de la luz de
longitud de onda estándar, sin absorberlos. El marcado con el
porcentaje restante del láser no logra aplicar la energía térmica
eficazmente.
Esto genera energía térmica residual por encima del marcado, lo que
origina quemaduras y halos en torno a las marcas, como se muestra
en la imagen a la izquierda.
Marcado de alta
calidad de objetos
de cobre
Halo generado
alrededor de la marca
Marcado de alta calidad
posible
Por el contrario, la imagen de la derecha muestra un marcado
utilizando un láser verde, cuya longitud de onda es la mitad del
estándar. Este láser es absorbido intensamente por el cobre y por lo
tanto logra aplicar la energía térmica con eficacia, obteniéndose un
marcado de alta calidad.
3
Tipos de marcado disponibles
Comparativa de marcas en materiales de acero inoxidable
Las marcas en los metales se clasifican principalmente en dos tipos: marcado en blanco y marcado en negro.
Marcado blanco
Graba los metales de tal manera que la luz se difunde mostrando marcas blancas
• Marcado rápido
Marcado blanco en material de acero inoxidable
• U n grabado profundo también
es posible si se aumenta el
número de pasadas
Medición tomada de esta sección
Resultado de la medición de profundidad
Marcado negro
Genera películas de óxido sobre la superficie metálica para crear marcas negras
• M enos superficies irregulares
con abultamientos (depende
del material)
Marcado negro en material de acero inoxidable
• L as películas de óxido
generadas sobre el marcado
previenen la corrosión
Medición tomada de esta sección
Resultado de la medición de profundidad
4
También se pueden marcar códigos paa trazabilidad
Además de los caracteres alfanuméricos, las marcadoras láser también pueden marcar códigos de barras y códigos 2D
para fines de trazabilidad. Mientras los componentes de metal han sido ampliamente utilizados en diversas industrias,
la industria automotriz ha implementado una administración de componentes particularmente estricta para mejorar la
trazabilidad en vista de la seguridad. Al marcar caracteres alfanuméricos con este fin, existe una limitación en cuanto al
número de caracteres que se pueden imprimir, debido a los espacios limitados disponibles. Codificando estos
caracteres, se puede escribir más información en un espacio limitado. Marcar códigos, en lugar de caracteres, permite
también que éstos sean leídos por los lectores de códigos y sean administrados como datos.
Ejemplos típicos de marcado de códigos
Código de barras (CODE39)
Pu n t o
Código QR
DataMatrix
Marque rápidamente c ó d i g o s fá c i l e s d e l e e r
Con el fin de marcar rápidamente códigos 2D de alta calidad, es importante
seleccionar un patrón apropiado para el material objetivo existente. El software de
edición para marcadores láser de KEYENCE, Marking Builder 2, contiene diversos
patrones para escribir códigos 2D. Puede obtener resultados óptimos de
marcado que correspondan al material del objeto, al tamaño de la marca y al
lector de códigos que se está utilizando.
Selección de patrones de marcado de códigos 2D
Patrón A
Patrón B
Patrón C
Patrón D
Patrón entero 1
Patrón entero 2
Patrón entero 3
Patrón entero 4
Patrón E
Patrón F
5
Procesamiento con un marcador láser
Procesamiento
Control de grabado profundo
CONVENCIONAL
Control de corte
CONVENCIONAL
Distancia focal fija
Movimiento hacia atrás y adelante, a lo largo
del ancho de corte
Ancho del corte
Conforme se graba el objeto, la superficie que se
Es difícil concentrar la energía, y la pérdida de
está procesando se aleja gradualmente del punto
energía es proporcional a la anchura del corte.
focal, hasta el punto donde se hace imposible aplicar
suficiente energía.
NUEVA FUNCIÓN
NUEVA FUNCIÓN
Control de grabado profundo
Control de rayado
Ancho del corte
Ancho del corte
La distancia focal cambia mientras se lleva a cabo el
El procesamiento se realiza moviendo el láser de ida
grabado. Esto permite un procesamiento con la
y vuelta, sobre una distancia más corta.
máxima densidad de energía en todo momento.
Esto permite enfocar la energía, lo que conduce
a mejoras en los tiempos de marcado.
6
Soluciones de KEYENCE
Control de 3 ejes
Se proporciona una función de control de 3 ejes que ajusta el punto láser
tridimensionalmente, de acuerdo a la forma del objeto. Formas tales como
escalones, planos inclinados, cilindros, conos y esferas circulares, se pueden
programar fácilmente. Esta función puede reducir los caracteres distorsionados,
borrosos y fragmentados al marcar. Las marcas se pueden producir de manera
perfectamente ajustada a las diversas formas 3D, lo cual es imposible con los
marcadores láser convencionales. Se pueden cargar incluso archivos 3D CAD
en el software Marking Builder 2 y utilizarse como base para el marcado
tridimensional. Esto permite un marcado 3D en objetos con formas irregulares
que no es posible calcular mediante figuras tridimensionales básicas
disponibles en los marcados convencionales.
Monitor de potencia de termopila incorporado
Un monitor de potencia de termopila esta integrado dentro del cabezal de la
marcadora. La emisión láser se puede medir fácilmente y con precisión,
Comprobación de la
potencia del láser
50.00 W
sin necesidad de equipo externo o de abrir la marcadora. Además,
se proporcionan una amplia variedad de funciones de mantenimiento
preventivo, incluyendo calibración automática y una función que mide la
energía de cada marcado. Estas funciones se han diseñado
específicamente para ser utilizadas en sitio, y fueron desarrolladas como
resultado del alto compromiso que tiene KEYENCE con la seguridad y
confiabilidad en las líneas de producción.
Función de marcados de muestra
Seleccione fácilmente el tipo de material y el nivel de contraste que quiere
lograr con el marcado láser. A continuación, el sistema trazará
automáticamente varios escenarios para trabajar con su objeto. Todo lo que
tiene que hacer es seleccionar la marca de mejor aspecto.
Pu n t o
Función de nivel de c o i n c i d e n c i a
TASA DE
LECTURA
TASA DE
LECTURA
100%
100%
NIVEL DE
COINCIDENCIA
NIVEL DE
COINCIDENCIA
43
75
El Lector de códigos 2D Serie SR-750 está equipado con una función que convierte
los márgenes de lectura en valores numéricos, de manera que los niveles de
Lector de códigos 2D
Serie SR-750
coincidencia se puedan valorar, además de las tasas de lectura. Esto permite
detectar cambios en las condiciones, antes de que se generen marcas ilegibles,
lo que asegura un mantenimiento preventivo para los procesos de lectura.
7
M a rc a d o r a l á s e r d e 3 ej e s
■
■
Marcadora láser
híbrida de 3 ejes
■
ontrol De 3 Ejes Con Auto
C
Enfoque
lta Potencia Pico Y Ancho De
A
Pulso Corto
Lector De Códigos 2D Incorporado
MD-X1000/1500
(longitud de onda: 1064 nm)
M a rc a d o r a l á s e r d e 3 ej e s
■
■
Marcadora láser
de fibra de 3 ejes
■
MD-F3100/5100
(longitud de onda: 1090 nm)
M a rc a d o r a l á s e r d e 3 ej e s
Ce rá m i c a
Re m o c i ó n d e
p i n t u ra
Control de 3 ejes
rea amplia de
Á
300 x 300 mm 11.81" x 11.81"
esistente al medio ambiente/
R
alta potencia
Marcado negro de
metales
Ce rá m i c a
Re s i n a
■
■
Control de 3 ejes
rea amplia de
Á
300 x 300 mm 11.81" x 11.81"
Potencia de pico alto/pulso corto
MD-V9900A
(longitud de onda: 1064 nm)
LLAME
SIN
COSTO
Re s i n a
Grabado profundo de
metales
■
Marcadora láser de
3 ejes YVO 4
M e ta l
M e ta l
Re s i n a
Ce rá m i c a
Re m o c i ó n d e
p i n t u ra
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Ciudad Juárez, Chihuahua
León, Guanajuato
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