نقش المعادن بالليزر: الأسطح العارية والمطلية والمغطاة

يمكن لليزر نفسه أن يترك شعارًا أسودًا واضحًا على الفولاذ المقاوم للصدأ، وعلامة بيضاء ساطعة على صفيحة سوداء مؤكسدة، ولا يترك أي أثر على قطعة نحاسية مصقولة. لم تتغير الآلة، بل تغير المعدن وسطحه.

تعتمد تقنية النقش بالليزر على تغيير لون السطح، أو إزالة المعدن، أو إزالة الطلاء. يتطلب المعدن الخام استخدام آلة نقش بالليزر الليفي. أما الأجزاء المطلية، أو المطلية بالبودرة، أو المؤكسدة، فيمكن نقشها بإزالة الطلاء، ولكن قد يحتاج المعدن المكشوف إلى حماية.

تتناول هذه الصفحة ما يفعله الليزر بالمعادن، وأي آلة تناسب كل معدن وسطح، وكيفية وضع علامات على الأجزاء المطلية والمغلفة، وما إذا كانت العلامة ستصدأ، وكيفية الحفاظ على السلامة من الأبخرة.

هل لديك قطعة معينة في ذهنك؟ أرسل لنا المعدن وتشطيبه وسنقترح عليك آلة وطريقة مناسبة.

ملاحظة بخصوص التحيز: أعمل لدى شركة HeatSign، وهي شركة متخصصة في تصنيع آلات الوسم بالليزر. تستند المعلومات المتعلقة بالطلاءات والتآكل والأبخرة إلى المعايير والأبحاث العلمية والأدلة العامة للمصنّعين. ولا ننشر روابط لمواقع مصنّعي آلات آخرين.

ما الذي يفعله الليزر بالمعادن تحديداً؟

يقوم الليزر بأحد ثلاثة أمور بالمعادن: إما بتسخين السطح لتغيير لونه، أو بتبخير المعدن لحفر أخدود، أو بحرق الطلاء أو طبقة الأنودة لإظهار المعدن تحته. كما يمكن لبعض الطلاءات تغيير لونها دون اختراق المعدن.

الفرق الرئيسي بين الحفر والنقش يكمن في العمق. لمزيد من التفاصيل، انظر: الحفر بالليزر مقابل النقش بالليزر على المعادن.

أي نوع من الليزر يعمل على كل معدن وسطح؟

استخدم آلة تعليم بالليزر الليفي للفولاذ الخام، والفولاذ المقاوم للصدأ، والألومنيوم، والنحاس، والتيتانيوم. استخدم تقنية MOPA للعلامات السوداء على الألومنيوم المؤكسد والألوان على الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن لآلة تعليم بالليزر CO2 إزالة الطلاء أو الأكسدة، لكنها لا تستطيع تعليم المعدن الخام تحته.

كيف يتم نقش المعادن بالليزر، خطوة بخطوة؟

حدد نوع المعدن ونوع تشطيبه، ثم نظفه من الزيت والغبار. ثبّت القطعة على البؤرة الصحيحة واختبر الإعدادات على قطعة احتياطية بنفس نوع التشطيب. ضع علامة على القطعة، وتحقق من النتيجة، واحمِ أي جزء مكشوف من المعدن.

كيف يتم نقش المعادن المطلية أو المطلية بالمسحوق باستخدام الليزر؟

يمكن تمييز المعادن المطلية أو المغطاة بالبودرة بثلاث طرق: حرق الطلاء لإظهار المعدن اللامع، أو تغيير لون الطلاء دون اختراقه، أو تمييز القطعة قبل طلائها. عادةً ما يكون سمك الطلاءات من 20 إلى 100 ميكرومتر فقط، لذا يجب التحكم في عدد مرات الطلاء.

للمقارنة، يبلغ سمك ورقة المكتب حوالي 100 ميكرومتر. وتستند نطاقات السماكة إلى مواصفات الأنودة العسكرية الأمريكية وبيانات صناعة الطلاء.

الخيار الأول: حرق الطلاء لإظهار المعدن

الخيار الثاني: تغيير لون الطلاء دون إحداث ثقب

تُصنع بعض الطلاءات بحيث يتغير لونها من الداكن إلى الفاتح تحت تأثير الليزر دون أن تتأثر. على سبيل المثال، يستخدم أحد مصنعي طلاء الأسلحة النارية ليزرات ألياف بقوة 20-60 واط لتغيير لون الطلاء دون إزالته. نادرًا ما تتصرف الدهانات العادية بهذه الطريقة، لذا يُنصح باستشارة مورد الطلاء وإجراء اختبار.

الخيار الثالث: وضع علامة قبل طلاء الجزء

إذا كان سيتم طلاء القطعة بطبقة إلكترونية، يمكنك وضع علامة عليها أولاً وترك العلامة ظاهرة. رمز مصفوفة البيانات هو رمز شريطي مربع صغير، يشبه إلى حد ما رمز الاستجابة السريعة (QR). وجدت اختبارات أحد مصنعي الليزر أن خلاياه تحتاج إلى أن تكون أكبر من 0.75 مم ليتم قراءتها بعد الطلاء الإلكتروني. وكانت الخلايا التي يبلغ حجمها 1.25 مم هي الأفضل.

بالنسبة للجلفنة والطلاء السميك، انظر إلى عمق العلامة قبل الطلاء أو الجلفنة.

هل يصدأ المعدن المحفور بالليزر أو يتآكل؟

نعم، يمكن ذلك. إزالة الطلاء أو الطلاء المسحوق أو الأنودة تترك معدنًا مكشوفًا قد يتعرض للتآكل عند موضع العلامة. كما أن العلامات المُعالجة حراريًا على الفولاذ المقاوم للصدأ قد تفقد مقاومتها للتآكل. لذا، احمِ الفولاذ المكشوف، واتفق مع عميلك على إجراءات الحماية، ووازن بين عملية التخميل وعملية وضع العلامات.

الفولاذ المقاوم للصدأ والتخميل

تشير الأبحاث التي أجريت على الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أن كمية الحرارة المُدخلة هي العامل الرئيسي في مدى تأثير علامة الليزر على مقاومة التآكل. أما عرض النبضة وترددها فهما أقل أهمية.

قد يؤدي التخميل أيضًا إلى تلاشي العلامات المُعالجة حراريًا. في إحدى الدراسات، احتوت العلامات التي فشلت على نسبة كروم أقل بنحو 15%، وهو العنصر الذي يمنع صدأ الفولاذ المقاوم للصدأ. كان التخميل بحمض الستريك ألطف على العلامات من حمض النيتريك، الذي قلل من عمر العلامات خلال دورات التعقيم بالبخار. اختر الطريقة وفقًا لمعيار ASTM A967، وهو المعيار الأمريكي للتخميل.

عندما تتم مطابقة عملية وضع العلامات والتخميل، فإن علامات الليزر تدوم لمدة 500 دورة تعقيم على الأقل بالإضافة إلى التنظيف القلوي القوي (درجة الحموضة 14) في أعمال الأجهزة الطبية المنشورة.

كيف يتم نقش المعادن العاكسة مثل النحاس الأصفر والنحاس الأحمر؟

يمتص النحاس ما بين 1 و5% فقط من ضوء الليزر الليفي ذي الطول الموجي 1 ميكرومتر، لذا ينعكس معظمه. استخدم نبضات قصيرة ذات طاقة ذروة عالية (طاقة كبيرة مُكدسة في كل نبضة)، أو جهاز MOPA. يُمكن تمييز النحاس الأصفر جيدًا بالألياف. يُمكن تمييز النحاس الأسود بالتلدين أو الأبيض بالحفر.

هل من الآمن استخدام الليزر في نقش المعادن المطلية أو المغلفة أو المجلفنة؟

ينتج عن استخدام الليزر في طلاء الدهانات أو الطلاء الكهربائي أو الزنك أبخرة ضارة. تسبب أبخرة أكسيد الزنك حمى أبخرة المعادن، وقد يؤدي طلاء الكروم إلى إطلاق الكروم سداسي التكافؤ، كما تطلق الطلاءات من نوع PVC غاز كلوريد الهيدروجين. لذا، يُنصح باستخدام نظام شفط الأبخرة في جميع مواقع العمل، وجهاز مغلق في الغرف المشتركة.

يُطلق الدليل الفني الصادر عن إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) على هذه الملوثات اسم "ملوثات الهواء الناتجة عن الليزر"، ويطلب توفير تهوية كافية لإبقائها دون حدود التعرض المسموح بها. عمليًا، يعني ذلك تركيب جهاز شفط أبخرة عند رأس جهاز الوسم في كل عملية.

تتطلب أجهزة الوسم بالليزر المفتوحة أيضاً حماية للعينين. للاطلاع على فئات السلامة وأنواع الحماية، راجع فئات الليزر لأجهزة الوسم.

أي آلة نقش بالليزر تناسب قطعك المعدنية؟

بالنسبة لمعظم القطع المعدنية، يمكن استخدام آلة تعليم بالليزر الليفي بقدرة 20-30 واط على الأسطح غير المطلية والمطلية. أضف نظام MOPA لوضع علامات سوداء أو ملونة. استخدم قلم تعليم يدوي بالألياف للقطع المطلية الكبيرة، وآلة مغلقة في مكان عمل قريب.

معظم القطع المعدنية: جهاز تعليم ليزري بالألياف مكتبيبقدرة 20-60 واط. يُستخدم لإزالة الطلاء والباركود والشعارات من المعادن المكشوفة. السعر: 1950-5000 دولارانظر جهاز التعليم الليزري بالألياف المكتبي ← القطع الكبيرة أو المركبة: جهاز تعليم ليزري بالألياف محمول باليد. ضع الجهاز على القطعة المراد تعليمها. السعر: 1950-3800 دولار أمريكي.انظر أجهزة التعليم الليزري المحمولة ← الغرف المشتركة والأبخرة: جهاز تعليم ليزري بالأليافمغلق. خزانة مغلقة ومتشابكة؛ يُنصح باستخدامه مع جهاز شفط الأبخرة. السعر: 3500-7000 دولار أمريكي.انظر الجهاز المغلق ←

للحصول على علامات سوداء على الألومنيوم المؤكسد أو ألوان على الفولاذ المقاوم للصدأ، راجع جهاز النقش بالليزر MOPA. وللعمليات العميقة، راجع جهاز النقش بالليزر العميق للمعادن. لاختيار الطاقة وحجم العدسة، راجع دليلنا الخاص بأجهزة الوسم بالليزر المكتبية.

الأسئلة الشائعة حول النقش بالليزر على المعادن

انظر إلى السطح قبل أن تنظر إلى الآلة. يحتاج المعدن الخام إلى آلة تعليم بالليزر الليفي. يمكن تعليم المعدن المطلي بإزالة الطلاء، ولكن بعد ذلك يحتاج المعدن الخام إلى حماية، حتى لو كانت مجرد طبقة من سائل مانع للصدأ.