Potenza del laser e durata d’impulso:
che effetto hanno sui materiali?

Marcatura-Colorata-03.jpg Potenza del laser e durata d’impulso: che effetto hanno sui materiali?

In questo articolo esploreremo le diverse potenze dei laser di marcatura e la durata d’impulso, con un focus sulla lunghezza d’onda. Cercheremo di capire cosa questi tre parametri determinano sulle marcature che effettuiamo sui componenti.

 

Tutti i tipi di marcatori laser possono avere i raggi laser pulsati o continui. Questo è ciò che chiamiamo modalità operativa. Con i laser a onda continua c’è un flusso di energia costante, il che significa che il laser emette continuamente un raggio laser singolo e ininterrotto. L’esempio più comune è il raggio ininterrotto di un puntatore laser. I laser a onda continua sono comunemente usati per il taglio e la saldatura laser.

 

Con i laser pulsati, il raggio laser viene interrotto a intervalli regolari per consentire all’energia di accumularsi e raggiungere una potenza di picco maggiore rispetto ai laser a onda continua. Il raggio laser viene rilasciato sotto forma di impulsi che hanno una durata specifica chiamata durata pulsata. Queste densità di energia elevate sono richieste per molte applicazioni come la marcatura laser.

I laser a onda continua possono sembrare più potenti dei laser pulsati ma non è sempre vero. Questo perché la potenza in realtà indica la potenza laser media e la potenza media dei laser pulsati è generalmente inferiore anche se i picchi sono più elevati.

Ad esempio, un laser a onda continua da 6.000 W rilascia continuamente 6.000 W di potenza laser. Al contrario, un laser pulsato da 100 W può rilasciare impulsi da 10.000 W ciascuno.

 

Approfondiamo qui la versione con durata di impulso variabile del laser a Fibra, ovvero il laser LASIT FlyMOPA, ideale per la marcatura delle plastiche e di tutti i metalli.

Tipi di laser per durata dell'impulso

I laser pulsati sono suddivisi in diverse categorie in base alla durata dei loro impulsi. Si utilizza un modulatore per controllare il numero di impulsi al secondo. Di conseguenza, ogni impulso ha una durata precisa, chiamata durata dell’impulso, lunghezza dell’impulso o larghezza dell’impulso. La durata dell’impulso è il tempo che intercorre tra l’inizio e la fine di un impulso. Ci sono diversi metodi di modulazione per pulsare i raggi laser: q-switching, gain-switching e mode-locking sono alcuni esempi. Più breve è l’impulso, più alti saranno i picchi di energia. Ecco le unità più comuni utilizzate per esprimere la durata dell’impulso.

I millisecondi (un millesimo di secondo) sono le unità di tempo più lunghe utilizzate per esprimere la durata dell’impulso e hanno quindi i picchi di energia più bassi. Ad esempio, gli impulsi di un laser da epilazione possono variare tra 5 ms e 60 ms a seconda dello spessore dei peli.

 

I microsecondi (un milionesimo di secondo) sono probabilmente le durate degli impulsi meno comuni. Possono essere utilizzati per la lavorazione dei materiali. I laser a microsecondi possono essere utilizzati anche per applicazioni come la spettroscopia e la depilazione.

 

I nanosecondi (un miliardesimo di secondo) sono durate di impulso molto comuni utilizzate per applicazioni come le lavorazioni sui materiali, misurazioni di distanza e il telerilevamento.

 

Picosecondi (un trilionesimo di secondo) e femtosecondi (un quadrilionesimo di secondo) sono le durate di impulso più brevi, motivo per cui vengono utilizzati i termini impulsi ultracorti e laser ultraveloci. Questi laser offrono i risultati più precisi e hanno le zone soggette a minore esposizione al calore. Ciò previene la fusione indesiderata e consente incisioni molto precise. Sono utilizzati nell’elaborazione dei materiali, nella medicina (come la chirurgia oculare), nella microscopia, nelle misurazioni e nelle telecomunicazioni. LASIT ha la sua versione di laser a picosecondo, il FlyPico, particolarmente efficace per marcature impalpabili, nere molto scure e senza riflesso.

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Marcatore laser FlyMOPA

Il marcatore laser MOPA è un laser a fibra con una lunghezza d’onda di 1064nm, che si distingue dal laser a fibra tradizionale proprio per la possibilità di controllare la durata degli impulsi


Questo ci permette di ottenere risultati impossibili con un laser tradizionale, soprattutto sulle plastiche oppure per le marcature colorate.

annealing Potenza del laser e durata d’impulso: che effetto hanno sui materiali?
METALLI
PLASTICHE

Marcature colorate

Alto contrasto

Marcatura nera
su alluminio anodizzato

Maggiore omogeneità

Minore corrosione grazie
all’apporto di calore limitato
durante la ricottura
delle marcature

Nessuna bruciatura

Minori bruciature sui bordi
dell’incisione

Riduzione della schiuma

Marcatore laser FlyPico

Il laser Powermark FlyPico è un laser con sorgente a fibra che si distingue per gli altissimi standard di qualità nella marcatura nera e quella impalpabile. È inoltre la prima scelta quando parliamo di applicazioni che subiscono trattamenti post marcatura, come cicli di passivazione citrica o nitrica. 

 

I settori in cui questo laser si sta sviluppando sono quello Medicale, Home appliance (elettrodomestico) e quello della gioielleria.

MEDICALE-02 Potenza del laser e durata d’impulso: che effetto hanno sui materiali?
CARATTERISTICHE TECNICHE
VANTAGGI
Durata ultra breve degli impulsi (2ps), che permette
di raggiungere una potenza di picco di ben 10 MW!
Possibilità di lavorazioni impensabili con un laser infrarosso
tradizionale come la marcatura nera ad alto contrasto
e le lavorazioni di micromachining su vari materiali.
Ampio range di frequenze (da 50kHz a 2000kHz mentre
di solito lavoriamo con frequenze comprese tra 500 e 1000kHz).

Maggiore velocità di esecuzione.

Lunghezza d’onda di 1030nm, leggermente inferiore
alla tradizionale di 1064nm.

Aumento della compatibilità con i materiali.

Elevata qualità del fascio (M2 = 1.2).

Spot più piccolo e quindi una maggiore densità di energia.

Raffreddamento ad acqua con chiller.

Massima stabilità del sistema nel tempo.

Tipi di laser per lunghezza d’onda:
il materiale da marcare

La lunghezza d’onda del laser è determinata dal materiale che dobbiamo marcare. Sul mercato i marcatori laser attualmente sono divisi in:

SORGENTE LASER
LUNGHEZZA D’ONDA
TIPO DI LASER
POTENZE DISPONIBILI
MATERIALI MARCABILI

Laser a fibra

1064nm

FiberFly

20,30,50,100 W

Tutti i metalli.
Alcune plastiche.
Laser a fibra
1064nm

FlyMOPA

20,30,50,100,200 W

Tutti i metalli.
Tutte le plastiche.
Laser a fibra
1064nm

FlyPico

50W

Tutti i metalli.
Tutte le plastiche.

Laser verde

532nm

FlyPeak

5, 10 W

Tutte le plastiche

Laser Ultravioletto

325nm

FlyUV

1, 3, 8 W

Plastiche e materiali delicati

Laser CO2

10600nm

FlyCO2

10, 30, 70, 120 W

Materiali organici

Tipi di laser per potenza:
cosa influenzano i Watt?

La potenza del laser influenza la velocità del processo. Al contrario di quanti molti credono, la profondità e l’incidenza della marcatura sono indipendenti dal wattaggio del laser.

 

Riportiamo alcuni esempi di marcatura, in cui le incisioni sono state realizzate con la stessa sorgente laser con potenze diverse. In questo modo si può vedere come la potenza influenzi la velocità del processo di marcatura laser.

REPORT L46622 MATERIALE LASER TEMPO

L46622 Potenza del laser e durata d’impulso: che effetto hanno sui materiali?

Alluminio
Fly Mopa 30W
14.8 sec
Fly Mopa 50W
11.5 sec
REPORT L45522 MATERIALE LASER TEMPO
L45522-1 Potenza del laser e durata d’impulso: che effetto hanno sui materiali?
Alluminio
FiberFly 20W
7.2 sec
FiberFly 30W
5.4 sec

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