Un acheteur indique « gravure laser de la référence » sur une demande de devis et l'envoie à deux fournisseurs. Un échantillon est retourné avec une gravure quasi inexistante. L'autre présente une gravure de 0,1 mm dans l'acier. Les deux fournisseurs affirment avoir effectué la gravure laser.
Voici une explication simplifiée de la la gravure laser et le recuit. La gravure laser fait fondre une fine couche superficielle du métal. Le recuit laser, quant à lui, enlève du métal pour créer une véritable découpe. Le recuit laser, enfin, modifie uniquement la couleur et ne retire rien. La différence réside dans la profondeur, et la profondeur a un coût en temps.
Ce guide vous fournit un tableau des profondeurs pour vos commandes, des lignes à intégrer à votre demande de devis et des temps de référence pour l'acier et l'aluminium. Nous fabriquons des marqueurs à fibre, MOPA et à micro-percussion ; je vous indiquerai donc également quand un laser n'est pas adapté.
La version courte
- Recuit : changement de couleur uniquement, sans modification de la profondeur. Rapide, mais s’estompe au-delà de 200 °C environ.
- Gravure : une couche superficielle fondue, de quelques µm à environ 0,1 mm. Secondes par marque.
- Gravure : une véritable incision, d’environ 0,25 mm et plus profonde. Quelques dizaines de secondes à quelques minutes par marque.
- Commandez par profondeur, et non par mot. Les fournisseurs utilisent le terme « gravure » pour des profondeurs qui varient d'un facteur 50 environ.
- Ne payez que pour la profondeur nécessaire. Si la pièce est sablée ou galvanisée ultérieurement, marquez en profondeur. Sinon, un marquage superficiel suffit.
Mots utilisés dans ce guide
- Marque de recuit
- Comme la teinte due à la chaleur près d'une soudure, mais maîtrisée en une forme noire nette. Rien n'est enlevé.
- Énergie pulsée
- L'intensité de chaque éclair laser détermine la quantité de métal enlevée en un seul passage.
- Code Data Matrix
- Un petit code-barres carré, un peu comme un code QR, utilisé pour le suivi des pièces.
- Laser MOPA
- Un laser à fibre capable de moduler la durée de chaque impulsion lumineuse. Il est utile pour les marquages noirs et colorés.
Quelle est la différence entre la gravure laser, le traitement thermique et le recuit sur métal ?
Le recuit laser modifie la couleur de surface sans enlever de métal. La gravure laser fait fondre une fine couche superficielle, de quelques microns à environ 0,1 mm. La gravure laser vaporise le métal, généralement à partir de 0,25 mm de profondeur. La profondeur, le temps de cycle et la durabilité augmentent dans cet ordre.
Ces trois procédés consistent en un marquage laser. Le laser effectue simplement un travail différent sur la surface.
Méthode | Que fait le laser ? | Quelle profondeur | Il est temps d'avoir un code Data Matrix de 10 mm |
|---|---|---|---|
recuit | On chauffe la surface jusqu'à ce qu'elle noircisse, comme une coloration thermique près d'une soudure. On voit alors une marque noire lisse. | Aucun | Secondes |
Gravure | Une fine couche superficielle fond. On voit apparaître une marque blanche, grise ou foncée, légèrement en relief. | Quelques µm à environ 0,1 mm | Secondes |
Gravure | Brûle le métal, une fine couche à la fois. On sent la coupe avec l'ongle. | Environ 0,25 mm et plus profond | De quelques dizaines de secondes à quelques minutes |
Voici la même plaque signalétique en acier inoxydable, gravée de deux manières différentes. La version noire est recuite. La version blanche est gravée. Aucune des deux ne présente de relief perceptible au toucher.
À quoi ressemble une marque gravée ?
La gravure est différente. Le laser enlève du métal, les caractères se trouvent donc en dessous de la surface. Passez votre ongle dessus et vous sentirez chaque bord.
C'est cette profondeur qui permet à une gravure de résister au sablage et à l'usure importante. C'est aussi ce qui explique le temps de gravure plus long.
Peut-on recuire tous les métaux ?
Non. Le recuit fonctionne sur l'acier inoxydable, le titane et l'acier au carbone. L'aluminium nu ne noircit pas au recuit.
Sur de l'aluminium anodisé, un laser à fibre MOPA peut laisser une marque sombre en modifiant la couche anodisée, comme sur ce couvercle en aluminium.
Marquage laser MOPA sur aluminium anodisé.
Pourquoi les fournisseurs sont-ils en désaccord sur la signification du terme « gravure » ?
Il n'existe pas de définition commune. Un grand fabricant de lasers indique une profondeur de gravure de 0,025 à 0,127 mm. D'autres fournisseurs la décrivent comme quasi inexistante, d'environ 0,0025 mm. L'écart est donc de 50 fois ; indiquez la profondeur souhaitée, et non le terme.
Nous avons comparé la manière dont des sources reconnues décrivent les mêmes mots :
Source | Profondeur de « gravure » | Profondeur de « gravure » |
|---|---|---|
Keyence | 0,0254–0,127 mm (0,001–0,005 po) | 0,254–1,905 mm (0,01–0,075 po) |
Xométrie, Boss Laser | Environ 0,0025 mm (0,0001 pouce), « profondeur quasi nulle » | Jusqu'à environ 0,5 mm (0,020 po) |
Laserax | Fusion superficielle, aucune figure de profondeur | Jusqu'à 500 µm ; gravure profonde jusqu'à quelques mm |
Aucune de ces sources n'est erronée. Elles décrivent des machines et des tâches différentes. Mais si votre dessin mentionne seulement « gravure laser », un fournisseur peut réaliser une gravure 50 fois moins profonde que celle que vous avez imaginée.
À titre de comparaison, un cheveu humain mesure environ 70 µm d'épaisseur. Une gravure de 2,5 µm correspond à environ 1/30e de l'épaisseur d'un cheveu. Une gravure de 0,1 mm représente un peu plus d'un cheveu.
Quelle est la profondeur de chaque type de marque ?
Même échelle. 1 mm = 1 000 µm. Un cheveu humain mesure environ 70 µm.
Marqueur laser de référence
Comment spécifier un marquage laser sur un dessin ou une demande de devis ?
Indiquez quatre éléments : le procédé (recuit ou enlèvement de matière), la profondeur minimale et sa méthode de mesure, le type de code-barres avec une classe minimale (par exemple, classe C selon la norme ISO/IEC 29158) et toutes les étapes de traitement de la pièce après marquage.
Voici trois lignes que vous pouvez copier et modifier :
Votre besoin | Que faut-il écrire ? |
|---|---|
Numéro de série sur acier inoxydable, aucune matière n'a été enlevée | « Recuit laser, noir, sans enlèvement de matière. Caractères de 2,5 mm de hauteur. La marque doit rester lisible après passivation. » |
Matrice de données qui doit résister au grenaillage | « Gravure laser Data Matrix ECC200, 10 × 10 mm. Profondeur minimale 0,10 mm, mesurée avec un calibre de profondeur. Classe minimale C selon la norme ISO/IEC 29158 après sablage. » |
Référence, finition cosmétique, revêtement électrophorétique après marquage | « Marquage laser du numéro de pièce, caractères de 3 mm. Marquage de surface acceptable. La pièce est revêtue par électrodéposition après marquage. » |
La dernière ligne est cruciale. Ce qui arrive à la pièce après le marquage détermine la profondeur de celui-ci. Qu'on l'appelle gravure ou décapage n'a aucune importance.
Votre équipe qualité exigera une note écrite. Un code-barres scanné sur un téléphone peut néanmoins entraîner un refus lors d'un audit.
norme ISO/IEC 29158 définit la méthode d'évaluation des marquages directs sur pièces (DPM). Consultez la documentation relative à l'évaluation des codes Data Matrix sur les pièces selon la norme ISO/IEC 29158.Si un fournisseur évalue votre code-barres selon la norme ISO/IEC 15415, demandez-lui de vérifier sa conformité. Cette norme concerne les étiquettes imprimées et peut invalider un marquage laser parfaitement conforme.
Vous ne savez pas quoi écrire dans votre demande de devis ?
Envoyez-nous le dessin, le matériau et vos étapes de finition. Nous vous répondrons avec un processus, une profondeur minimale et un devis.
Combien de temps chaque méthode prend-elle par étape ?
Un marquage de surface prend quelques secondes. La gravure profonde prend de quelques dizaines de secondes à plusieurs minutes, selon le métal. Lors d'un test publié, un laser MOPA de 20 W a mis 112 secondes pour graver un carré de 5 × 5 mm et une profondeur de 0,2 mm dans de l'acier inoxydable.
Qu'est-ce qui modifie le temps de gravure ?
Les valeurs ci-dessous sont données à titre indicatif et ne constituent pas une garantie. La vitesse de gravure varie en fonction de :
- Le métal. L'aluminium s'use beaucoup plus vite que l'acier. Le cuivre et le titane se comportent différemment. Pour un laser, le type de métal importe plus que sa dureté.
- La lentille. Une lentille qui couvre une zone de marquage plus large répartit l'énergie du laser, ce qui permet d'éliminer le métal plus lentement.
- Les réglages. Des passes moins nombreuses mais plus intenses permettent de gagner du temps, mais peuvent déformer les pièces fines sous l'effet de la chaleur.
- Vitesse ou qualité ? Dans le test ci-dessus, les paramètres lisses et sans distorsion ont pris 375 secondes, soit environ trois fois plus longtemps.
Temps de référence pour l'acier et l'aluminium
Taux d'enlèvement publiés pour un laser à fibre de 100 W (lentille de 254 mm). 1 mm³ correspond à un minuscule cube de métal de 1 mm de côté.
Métal | Métal enlevé par seconde | Matrice de données 10 × 10 mm, profondeur 0,1 mm* |
|---|---|---|
Acier | 0,05–0,11 mm³ | Environ 45 à 100 secondes |
Aluminium | 0,41–0,70 mm³ | Environ 7 à 12 secondes |
*Comment nous avons procédé : environ la moitié d’une matrice de données est constituée de cellules foncées. 10 × 10 mm × 50 % × 0,1 mm = 5 mm³. Ensuite, 5 mm³ ÷ le taux d’enlèvement = temps.
Voici nos propres calculs, basés sur les taux publiés (Laserax). Votre pièce sera différente. Testez-la.
D'après notre expérience, un laser à fibre enlève environ 0,01 à 0,02 mm par passage sur l'acier ; ainsi, 0,1 mm nécessite environ 5 à 10 passages. Le marquage de surface du même code Data Matrix correspond à un seul passage. Lors d'un test publié, un code Data Matrix marqué en surface sur une pièce moulée sous pression a atteint un bon contraste (grade B) en moins de 10 secondes.
Qu'est-ce que cela signifie pour un changement d'équipe ?
Supposons que chaque pièce nécessite 60 secondes de gravure supplémentaires et que vous marquiez 500 pièces par poste. Cela représente plus de 8 heures supplémentaires : un poste complet pour une seule machine. Le seul moyen de connaître le temps de gravure réel est de tester vos propres pièces.
Une puissance laser plus élevée permet-elle une gravure plus rapide ?
Oui, mais une puissance cinq fois supérieure ne signifie pas une vitesse cinq fois supérieure : un test publié a démontré qu’un laser de 500 W est moins de cinq fois plus rapide qu’un laser de 100 W. Pour des marquages inférieurs à 0,1 mm, une puissance de 20 à 30 W est généralement suffisante.
Un laser à fibre n'émet pas de lumière en continu. Il émet des milliers d'impulsions brèves chaque seconde, à la manière d'un marteau frappant très rapidement. La puissance en watts indiquée sur l'étiquette (puissance moyenne) détermine le travail total effectué et donc la vitesse de frappe. L'intensité de chaque impact (énergie de l'impulsion) détermine la quantité de métal enlevée en un seul passage.
C’est pourquoi le laser MOPA de 20 W utilisé dans le test ci-dessus pouvait encore graver 0,2 mm. Il fallait simplement plus de passages. N’optez pour un laser de 50 W ou plus que pour la gravure de marques profondes sur de nombreuses pièces.
Votre travail | Ce qui convient habituellement |
|---|---|
Numéros de série, logos, Data Matrix, marques de surface sur acier ou aluminium | laser à fibre de bureau 20–30 W |
Marques noires sur l'aluminium anodisé, coloration sur l'acier inoxydable, pièces fines ne devant pas se déformer | Laser à fibre MOPA (largeur d'impulsion réglable, 2–350 ns) |
Marques de 0,1 mm ou plus profondes sur de nombreuses pièces, moules, relief 2,5D (formes 3D peu profondes) | fibre de plus de 50 W, ou un laser de gravure profonde avec un axe Z motorisé (la lentille descend à mesure que la découpe devient plus profonde) |
0,3 mm ou plus profond, et la pièce sera sablée ou galvanisée | Un marqueur pneumatique à micro-percussion, pas un laser |
Laser à fibre de bureau, 20–50 W :Pour la plupart des marquages de surface, numéros de série et codes Data Matrix sur acier et aluminium. 1 950 $–5 000 $.Voir la machine →
Laser à fibre MOPA, 30–100 W :Pour les marquages noirs sur aluminium anodisé, la coloration sur acier inoxydable et les pièces fines ne devant pas se déformer. 2 500 $–6 500 $.Voir la machine →
Graveur laser profond (HS-FL35D) :Un axe Z motorisé suit la découpe, pour les moules, le relief 2,5D et les numéros de série profonds. 2 900 $–3 900 $.Voir la machine →Quand ne faut-il pas acheter un laser plus puissant ? Si votre pièce ne nécessite qu’un marquage de surface et qu’aucun laser ne la détruit, la puissance supplémentaire reste inutilisée.
Et si vous avez besoin d'une précision de 0,3 à 0,8 mm, une machine de marquage par micro-percussion permet d'atteindre cette précision en une seule passe, d'après notre expérience, et ce, à moindre coût. Nous comparons les deux techniques dans notre article « Marquage laser vs micro-percussion ».
Vous prévoyez d'installer un marqueur laser sur votre ligne ?
Indiquez-nous la référence, le matériau et la quantité que vous prévoyez de fabriquer par jour. Notre équipe commerciale vous enverra la configuration adaptée et un devis complet, livraison comprise.
Quelle méthode survivra à votre prochain processus ?
Associez le marquage au procédé qui le suit. Les marques de recuit s'estompent au-delà de 200 °C environ et peuvent disparaître lors de la passivation. Les marques gravées résistent au revêtement en poudre et à l'électrodéposition. Le sablage nécessite une gravure. La galvanisation à chaud requiert une épaisseur d'environ 0,8 mm, généralement obtenue par grenaillage.
Après marquage | recuit | Gravure | Gravure | Dot peen |
|---|---|---|---|---|
Chauffer au-dessus d'environ 200 °C | Fade | Contient généralement | Détente | Détente |
Passivation (acide) sur acier inoxydable | Peut s'estomper | Tester d'abord | Détente | Détente |
Revêtement en poudre, revêtement électrophorétique | Peut s'estomper au four | Détente | Détente | Détente |
grenaillage ou sablage | Supprimé | Supprimé | Tenent si suffisamment profond | Détente |
galvanisation à chaud | Supprimé | Supprimé | Seulement si très profond | Maintient une valeur d'environ 0,8 mm |
Deux sources méritent d'être mentionnées. Un fabricant allemand de lasers indique que les marques de recuit sont stables jusqu'à environ 200 °C et disparaissent au-delà. Concernant les pièces médicales en acier inoxydable, ce document d'Astro Pak sur les dispositifs médicaux marqués au laser explique pourquoi les marques de recuit peuvent s'estomper dans l'acide de passivation.
Si vos pièces sont galvanisées, sablées ou recouvertes d'une peinture épaisse, consultez notre guide sur la profondeur minimale d'impact pour résister à ces traitements. Il indique la profondeur maximale admissible pour chaque finition.
FAQ
La gravure laser est-elle permanente ?
Oui, jusqu'à ce qu'un procédé ultérieur élimine la surface. La gravure résiste aux manipulations courantes, aux huiles et à la plupart des revêtements. Elle ne résiste pas au grenaillage ni au meulage, car ces procédés enlèvent la fine couche protectrice sur laquelle elle repose.
Un laser à fibre peut-il graver profondément l'acier inoxydable ?
Oui, mais c'est lent. Un test publié a permis de graver un carré de 5 × 5 mm et de 0,2 mm de profondeur en environ 2 minutes avec un laser MOPA de 20 W. Dépasser 1 mm prend plusieurs minutes, voire plus, et la pièce risque de se déformer.
Peut-on recuire l'aluminium au laser ?
Non. L'aluminium ne forme pas d'oxyde noir comme l'acier et le titane. L'aluminium nu laisse une marque blanche ou grise après gravure. Sur de l'aluminium anodisé, un laser MOPA peut laisser une marque foncée.
La gravure laser ou le micro-percussion sont-ils préférables pour les marquages profonds ?
Pour les marquages de 0,3 mm ou plus profonds qui doivent résister au sablage ou à la galvanisation, le microbillage est généralement plus rapide et moins coûteux. Optez pour la gravure laser profonde lorsque vous avez besoin d'une découpe nette et précise, comme pour les cavités de moules ou les logos fins.
Gravure laser vs gravure chimique : choisissez d’abord la profondeur, puis la machine
L'erreur la plus fréquente que je constate est de commander par simple indication de la profondeur. « Graver » et « graver à l'emporte-pièce » ne précisent pas au fournisseur la profondeur de gravure, et chaque 0,1 mm de profondeur engendre un surcoût de temps sur chaque pièce. La seconde erreur consiste à acheter une puissance laser supérieure à la profondeur requise.
Analysez le comportement de la pièce après le marquage. Sélectionnez le marquage le plus superficiel qui résiste, indiquez sa profondeur et une note dans votre demande de devis, puis testez votre propre pièce pour obtenir un temps de cycle réel.
Envoyez-nous la pièce, le matériau et les étapes de finition. Nous vous indiquerons le procédé adapté, sa durée approximative et le coût de la machine.
Sources
- Keyence, « Gravure laser vs marquage laser »
- Xometry, « Marquage laser vs gravure vs gravure chimique » ; Boss Laser, « Gravure chimique laser vs gravure laser »
- Laserax, « Gravure laser et gravure laser » et « Gravure laser profonde »
- Article du centre d'aide de Trotec : « Gravure profonde des métaux »
- Trumpf, page d'application du recuit laser
- Astro Pak, Développement d'un procédé de passivation efficace pour la maintenance des dispositifs médicaux marqués au laser
- Association américaine des galvaniseurs, Pièces de marquage
- ISO/IEC 29158, ligne directrice de qualité du marquage direct des pièces
