Gravador a laser para aço inoxidável: qual a máquina de marcação ideal para as suas peças?

Escolha um gravador a laser para aço inoxidável com base na durabilidade da marca após a gravação, e não na potência (em watts). Um laser de fibra de 20 a 30 W é adequado para peças que são enviadas sem tratamento térmico. Um laser de fibra MOPA é adequado para peças sanitárias e médicas. A gravação profunda ou o microjateamento são adequados para peças jateadas, pintadas ou tratadas termicamente.

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Uma oficina marca peças de aço inoxidável 316 com laser, utilizando números de série, e envia o lote para passivação (um banho ácido que ajuda a película anticorrosiva do aço a reformar-se). As peças regressam com as marcações desbotadas ou com ferrugem nos locais onde estavam marcadas. Os fóruns sobre acabamento de metais estão repletos de queixas semelhantes.

Portanto, a marca (o texto, o número de série ou o logótipo na peça) e o que precisa de suportar determinam a máquina. Um laser de fibra MOPA pode ajustar a duração do impulso. O processo de micropercussão utiliza um pino de carboneto que perfura fileiras de pequenas marcas. Na HeatSign, vendemos os quatro métodos, pelo que também podemos dizer-lhe qual deve evitar. Em baixo: uma tabela de seleção, preços, riscos de ferrugem e o que um laser de díodo de 500 dólares pode e não pode fazer.

Qual a máquina de marcação adequada para a sua peça de aço inoxidável?

Escolha a máquina adequada à peça e ao processo subsequente à marcação. Uma máquina de marcação a laser de fibra de 20 a 30 W é ideal para placas de características e peças maquinadas que são enviadas sem qualquer tratamento prévio. A marcação por microablação (MOPA) é adequada para peças sanitárias e médicas. A gravação profunda ou a marcação por micropuncionamento são adequadas para peças que vão ser jateadas, pintadas ou submetidas a tratamento térmico. As unidades portáteis são ideais para tubagens e tanques.

A mesma máquina pode acertar numa peça e errar noutra. Um marcador laser de fibra de 30 W é a ferramenta certa para uma placa de características em aço inoxidável 304. É a ferramenta errada para um corpo de válvula que será jateado com abrasivo na próxima semana. Encontre a sua peça na coluna da esquerda.

Que máquinas de marcação em aço inoxidável estão na lista final e qual o seu preço?

Na HeatSign, a maioria dos trabalhos em aço inoxidável é realizada num dos cinco tipos de máquinas. Máquina de marcação a laser de fibra de mesa: 1.950–5.000 dólares. Laser de fibra MOPA: 3.500–6.000 dólares. Laser de gravação profunda: 2.900–3.900 dólares. Laser de fibra portátil: 1.950–3.800 dólares. Marcador por micropuncionamento: 1.500–2.850 dólares. Escolha pela peça, não pela potência (watts).

Cada gama de produtos abrange potência e opções. Os modelos standard são enviados em 5 a 7 dias úteis; os modelos personalizados demoram mais tempo.

Máquina de marcação a laser de fibra de mesa, 20–50 W$ 1.950–5.000Ideal para: placas de identificação, peças maquinadas, números de série e códigos Data Matrix em peças que são enviadas tal como estãoÁrea de marcação de 110 × 110 mm a 300 × 300 mmVer Máquina de marcação a laser de fibra de mesa → Máquina de marcação a laser de fibra MOPA, 30/60/100 W$Ideal para: marcas de recozimento mais escuras com menos calor, logótipos a cores, peças sanitárias e médicasMOPA (amplificador de potência oscilador mestre): largura de pulso ajustável de 2 a 350 nsVer gravadora a laser MOPA → Gravadora a laser de gravação profunda, 35/60 W$2.900–3.900Ideal para: moldes, logótipos profundos, marcas que devem resistir a jateamentoEnergia de pulso de 1,5 mJ; Eixo Z motorizado que se volta a focar à medida que o corte se aprofunda.Ver Gravador a laser de alta profundidade para metal → Marcador laser de fibra portátil, 30/50 W,1.950–3.800 dólares.Ideal para: tubos, tanques e estruturas demasiado grandes para uma bancada.Cabeça de marcação de 1,5 kg (3,3 lb), ecrã táctil de 7 polegadas, opção de bateria.Ver marcador laser de fibra portátil → Marcador de micropuncionamento manual,1.600–2.850 dólares.Ideal para: peças que serão pintadas, jateadas ou passivadas.Sem mangueira de ar; funciona com fio ou bateria; marca aço com dureza até 60 HRC.Ver marcador de micropuncionamento manual →

A máquina MOPA da HeatSign é a ideal para peças sanitárias e médicas. Evite-a se as suas peças forem jateadas após a marcação: o preto mais escuro resultante é ainda uma marca superficial, e o jateamento remove-a.

Cada máquina de marcação a laser HeatSign passa por um período de testes de envelhecimento acelerado de 48 a 72 horas antes do envio, e este resultado é reportado ao FDA CDRH, o organismo que supervisiona os produtos a laser. Recebe 1 ano de garantia e suporte remoto sem prazo de validade.

Marca negra, corrosão branca, gravação profunda ou micropuncionamento: qual delas sobrevive ao seu processo?

Uma marca de recozimento permanece suave, mas a sua cor fica impregnada numa película de óxido com menos de um mícron de espessura, de modo que o jato de areia ou o calor acima de cerca de 200 °C a apagam. Uma corrosão branca é superficial. As gravações profundas, mais profundas do que os cortes de jateamento, resistem ao jateamento, e as marcas de micropuncionamento resistem à pintura, ao jateamento e ao ácido.

Aqui estão as quatro marcas lado a lado. Para cada uma, faça uma única pergunta: o que lhe acontece no processo seguinte?

A marca de recozimento é a mais desejada pelos compradores e a que se perde com maior frequência. Como não há remoção de metal, a superfície permanece lisa. Por este motivo, os fornecedores de laser recomendam-na para peças sanitárias e sujeitas a fadiga.

Esta película fina é também o seu ponto fraco. Uma jateamento abrasivo ou uma passagem por um forno removem-na. Para o jato de areia e a pintura, a profundidade é o fator crucial: a marca deve ser mais profunda do que aquilo que o jato de areia remove mais o que o revestimento preenche. O nosso guia para a marcação a laser que permanece legível após a pintura aborda estes números.

A profundidade também tem um limite. Nas peças críticas, a norma de marcação da Marinha dos EUA (MIL-STD-792F) limita as marcas por micropuncionamento a 0,10 mm (0,004 pol.) e as marcas a laser a 0,13 mm (0,005 pol.), e cada máquina a laser deve ser qualificada. Mais profundo nem sempre é melhor.

A marcação por micropuncionamento é um trabalho fácil no aço inoxidável da série 300. A chapa de aço inoxidável 304 tem, no máximo, 92 HRB (ASTM A240), muito mais suave do que o limite de 60 HRC de um marcador de micropuncionamento. HRB e HRC são escalas de dureza; um número mais elevado significa aço mais duro. Em aço inoxidável, os marcadores pneumáticos de micropuncionamento da HeatSign atingem cerca de 0,5 mm de profundidade; o cartão de micropuncionamento acima mostra caracteres com cerca de 0,4 mm de profundidade.

Uma marcação a laser pode causar ferrugem no aço inoxidável?

Sim, é possível. A marcação a laser altera a película rica em crómio que protege o aço inoxidável, e o calor excessivo deixa uma área pobre em crómio que enferruja ou desbota durante a passivação. Num estudo publicado, as definições de baixa temperatura, juntamente com uma etapa de passivação correspondente, mantiveram as marcações legíveis durante pelo menos 500 ciclos de esterilização e limpeza.

Uma publicação num fórum sobre o acabamento de metais enumera o que acontece frequentemente com as marcas de laser "após a passivação": "A escuridão... diminui ou desaparece... A ferrugem aparece nas marcas." A causa está numa camada que não consegue ver.

O aço inoxidável resiste à ferrugem porque o crómio forma uma fina camada de óxido auto-regenerador na superfície, chamada película passiva. Cada marcação a laser altera essa película. O que interessa é a quantidade de calor aplicada e o que se faz depois.

O número do meio mostra que as definições são mais importantes do que o tipo de laser. Nesse estudo, um laser de fibra de nanossegundos de 70 W (pulsos com duração de bilionésimos de segundo), operando a 7 W, 450 mm/s e 50 kHz, tornou o aço 316L mais resistente à corrosão por pites do que o aço sem revestimento.

A superfície também ficou mais de 100 vezes mais áspera, e os autores alertam que configurações mal ajustadas "podem provocar corrosão involuntariamente"

Um estudo revisto por pares publicado na revista Applied Optics acrescenta a outra metade: o aumento da entrada de calor é "o parâmetro mais crucial" para determinar o quanto uma marcação a laser reduz a resistência à corrosão do aço inoxidável.

Como é que os instrumentos médicos mantêm a marca UDI mesmo após o reprocessamento?

As normas dos EUA exigem um UDI permanente (Identificação Única do Dispositivo: o ID do dispositivo em texto simples, um código Data Matrix ou ambos) em dispositivos reutilizáveis ​​que são reprocessados ​​entre utilizações (21 CFR 801.45). A FDA deixa a escolha do método de marcação ao critério do fabricante do dispositivo. A marcação deve durar toda a vida útil do dispositivo.

Isto é mais difícil do que parece. Engenheiros de um grande fabricante de dispositivos ortopédicos disseram numa conferência da ASM que a marca laser "é um local comum de corrosão" nos instrumentos cirúrgicos.

Onde é possível sinalizar os equipamentos de manipulação de alimentos sem infringir as normas sanitárias?

Faça marcações nas zonas que não entram em contacto com alimentos ou utilize uma placa de identificação separada. O Código Alimentar da FDA (secção 4-202.11) exige que as superfícies de contacto com alimentos de uso múltiplo sejam lisas. Devem estar “isentas de quebras, juntas abertas, fissuras, lascas, inclusões, buracos e imperfeições semelhantes”. Uma pequena marca de martelo ou um sulco gravado são exemplos deste tipo de orifício.

O Código Alimentar abrange os equipamentos de retalho e de serviços alimentares. Os equipamentos de processamento seguem geralmente as normas 3-A, NSF ou EHEDG, e não encontramos nenhuma cláusula publicada nestas normas sobre a marcação de superfícies de contacto.

Se for necessário marcar uma superfície de contacto, utilize uma marcação por recozimento preto a baixa temperatura, seguida de passivação. Consulte o seu auditor 3-A ou NSF antes de começar.

Não tem a certeza onde deve ser colocada a marca na sua peça? Envie uma fotografia da peça para a HeatSign e mostre onde pretende que a marca seja aplicada.

Deve-se marcar o aço inoxidável antes ou depois da passivação?

Primeiro, marque, depois faça a passivação e, em seguida, realize um teste de verificação, como sulfato de cobre ou humidade elevada. Se a marca preta desaparecer, reduza a entrada de calor ou troque o ácido nítrico por ácido cítrico. Após a montagem, retoque as peças marcadas com gel de passivação e mantenha o gel húmido.

A norma usual de passivação (ASTM A967) permite o tratamento com ácido nítrico, ácido cítrico ou eletroquímico. Lista também testes rápidos que confirmam o resultado, incluindo imersão em água, humidade elevada, névoa salina e sulfato de cobre. A limpeza e a desincrustação prévias seguem uma norma complementar (ASTM A380).

O teste com sulfato de cobre torna-se cor-de-rosa onde o ferro livre permanece à superfície. Uma marca cor-de-rosa significa que a película passiva não se formou aí.

Alguns acabadores defendem o contrário: finalizar primeiro, marcar por último. Como disse um deles, "a marcação a laser é feita após o acabamento da superfície". Isto funciona quando a marca nunca regressa ao ácido, por exemplo, em peças marcadas como último passo antes do envio.

A marcação após a montagem requer um retoque localizado. Uma resposta no mesmo fórum alerta para o gel: “Quando o gel seca à superfície, o ferro que removeu volta a precipitar-se na superfície.” Isto pode resultar na reprovação no teste de névoa salina, por isso mantenha o gel húmido durante todo o tempo de contacto.

Qual a potência do laser e durante quanto tempo é necessário para a gravação profunda em aço inoxidável?

Uma marcação a laser de fibra de 20 a 30 W é adequada para marcações superficiais e de recozimento. Para marcações que necessitam de resistir a jato de areia, considere 50 W ou mais. Com 100 W, são removidos cerca de 0,05 a 0,11 mm³ de aço por segundo, pelo que um logótipo de 20 × 10 mm com 0,1 mm de profundidade demora aproximadamente 3 a 7 minutos.

A potência média não é o que faz a perfuração. O que importa é a energia do pulso: quanta energia transporta cada pulso laser. Uma única passagem de um laser de fibra padrão apenas remove cerca de 0,01 a 0,02 mm, de acordo com a nossa experiência, pelo que a profundidade é obtida com passagens repetidas.

O gravador profundo da HeatSign fornece 1,5 mJ por impulso; as fontes de fibra padrão de 30 W atingem geralmente um máximo de 0,6 a 0,8 mJ. Em latão, e não em aço inoxidável, o modelo de 35 W grava uma moeda de 30 mm com 0,5 mm de profundidade em cerca de 15 a 25 minutos, e o modelo de 60 W funciona cerca de 30% mais rápido. Cronometre uma amostra de aço inoxidável antes de planear os tempos de ciclo.

O trabalho de campo tem os seus próprios números. Num cliente que fabrica niples de tubos curtos, um laser de fibra portátil de 60 W atingiu cerca de 0,1 mm em aço inoxidável, contra cerca de 0,2 mm em aço carbono. Para obter informações completas sobre a relação entre velocidade e profundidade, consulte o nosso guia de lasers de fibra de 20 W vs 30 W vs 50 W.

Um laser de díodo de 500 dólares ou um laser de fibra para hobby de 2.500 dólares podem fazer o mesmo trabalho?

Não, não em peças de produção. Um díodo azul marca o aço inoxidável exposto apenas com um spray de revestimento, porque o seu feixe contínuo proporciona uma densidade de potência milhares de vezes inferior à de um laser de fibra pulsado. As máquinas de fibra para hobby marcam bem, mas são lasers de Classe 4, e o manual de um fabricante indica uma autonomia de 5 horas.

A explicação habitual, de que a luz azul "é absorvida pior" pelo aço, está errada. Os metais geralmente absorvem melhor a luz azul do que a luz infravermelha. O cobre, por exemplo, absorve aproximadamente 65% da luz a 450 nm, contra cerca de 5% a 1064 nm. A verdadeira diferença reside na densidade de potência: quanta potência incide sobre cada milímetro quadrado.

Esta lacuna é a razão pela qual um díodo precisa de revestimento em spray. O spray é um revestimento que adere ao aço, e não uma alteração no próprio aço. O ciclo de trabalho, ou seja, o tempo que uma máquina pode funcionar antes de precisar de uma pausa, é a outra limitação para as máquinas de hobby.

Selecione uma das duas últimas linhas se alguma destas situações se aplicar: os seus números de série ou códigos Data Matrix devem passar por uma auditoria de qualidade, a máquina deve funcionar 8 horas ou mais por dia, ou a sua equipa de EHS (Saúde, Segurança e Ambiente) deve auditar o laser. As duas primeiras linhas são adequadas para brindes, amostras e peças únicas ocasionais.

Não tem a certeza de qual o nível que se adequa? Envie um e-mail ou mensagem através do WhatsApp com a tecnologia HeatSign para a sua peça, tipo de aço e volume diário de produção.

Os preços nas três primeiras linhas são de anúncios que vimos enquanto escrevíamos este guia; as promoções alteram-nos com frequência. Se apenas precisa de um logótipo ocasional, o nosso guia para a gravação em aço inoxidável com laser de díodo mostra-lhe o que um díodo pode fazer. Para opções portáteis com fonte laser, consulte os gravadores laser portáteis para metal.

Que outras perguntas fazem os compradores antes de comprar um gravador a laser para aço inoxidável?

O que deve verificar antes de encomendar?

O erro mais comum que vemos com o aço inoxidável é comprar a pensar na marcação desejada hoje e ignorar o processo seguinte. Uma marcação preta nítida parece perfeita na máquina, mas desbota no tanque de passivação ou desaparece na cabine de jato de areia. Decida qual será o processo de fabrico da peça após a marcação, e a escolha da máquina será uma consequência natural.

Para ver como combinamos as máquinas por setor, visite a nossa de soluções de marcação em aço inoxidável por setor .

De seguida, envie uma amostra da peça para a HeatSign e informe-nos do acabamento obtido após a marcação. Faremos a marcação e enviaremos fotos e um vídeo, geralmente no prazo de um dia útil, e indicaremos qual a máquina adequada e qual deve ser descartada.