一种硬脆材料表面的激光旋切打标法制造技术

本发明专利技术涉及表面处理领域，具体涉及一种硬脆材料表面的激光旋切打标法。以脉冲光纤激光进行激光打标，可以使标刻线边缘具有较好的清晰度；采用旋切法进行激光打标，可以保证在整个激光打标过程中，不会出现边缘崩裂的现象，从而保证了打标的清晰度，避免了硬脆材料的破裂；由于每一个旋切都是圆形的，光线在各个方向的反射都相同，因此从不同方向都可以观察到打标效果清晰；单元采用不超过3条旋切路径，可以保证被标刻的图形或者字符内部被充分填充，具有良好的标刻效果；相邻旋切路径的距离为d，可以使相邻旋切路径之间形成清晰的分隔线，在光照下形成磨砂效果，进一步提高打标的清晰度。

A Laser Spinning Marking Method for Hard and Brittle Material Surface

The invention relates to the field of surface treatment, in particular to a laser rotary cutting marking method for the surface of hard and brittle materials. Laser marking with pulsed fiber laser can make the edge of marking line have better clarity; laser marking with rotary cutting method can ensure that the edge will not crack during the whole laser marking process, thus ensuring the clarity of marking and avoiding the rupture of hard and brittle materials; because each rotary cutting is circular, light reflects in all directions. It is the same, so the marking effect can be clearly observed from different directions; the unit uses no more than three revolving paths, which can ensure that the marked graphics or characters are fully filled, and has good marking effect; the distance between adjacent revolving paths is d, which can form a clear separating line between adjacent revolving paths, and form a grinding effect under the light, and further improve the marking effect. High marking clarity.

【技术实现步骤摘要】
一种硬脆材料表面的激光旋切打标法
本专利技术涉及表面处理领域，具体涉及一种硬脆材料表面的激光旋切打标法。
技术介绍
光纤激光打标机的成本低廉，目前已在塑料、钢材等材料上大规模应用，然而采用光纤激光打标机在玻璃、陶瓷等硬脆材料上进行激光打标时，由于激光加热时的热应力梯度，硬脆材料表面的激光打标区域容易形成微裂纹，这些垂直于激光移动方向的裂纹将形成新的裂纹，扩展到原标记外附近区域形成碎片，当刻痕的线宽较小时，这些微裂痕和碎片会严重影响标记的清晰度，严重时甚至使材料破裂。因此，需要发展新的光纤激光硬脆材料打标工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硬脆材料表面的激光旋切打标法，以在硬脆材料表面形成清晰刻痕，同时保证材料不会碎裂。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种硬脆材料表面的激光旋切打标法，由以下步骤组成：步骤一：根据打标字符的宽度W和激光光斑直径d，确定激光打标的拟合路径；激光扫描的拟合路径由旋切路径组合实现，激光扫描的旋切路径的数目为n，假定激光光斑直径为d，字符宽度为W，则n＝W/d；所述的字符宽度不大于150μm；激光束光斑直径d范围为50～70μm；若n≤1，则n取1，n大于1则采用四舍五入的方式对n取整；如果n＝1，第一旋切路径的半径R1为0.5d；如果n＝2，第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋切路径的半径R2为1.5d，相邻旋切路径的距离为d；如果n＝3，第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋切路径的半径R2为1.5d，第三旋切路径的半径R3为2.5d，相邻旋切路径的距离为d。步骤二：使激光打标机的激光束以旋切路径方式1、旋切路径2和/或旋切路径3的方式，沿拟合路径，依次完成多个旋切路径，直到完成字符的打标。所述的激光打标机采用光纤脉冲激光器，以高速振镜实现字符的打标；激光束的光束模式为高斯分布；单脉冲能量为0.5～1mj；脉宽为10～300ns；扫描频率为20～50KHz；扫描速度为1～1.5m/s。所述的硬脆材料为玻璃或陶瓷材质。本专利技术具有的有益效果：以单脉冲能量为0.5～1mj、脉宽为10～300ns、扫描频率为20～50KHz、扫描速度为1～1.5m/s、激光束光斑直径范围为50～70μm的脉冲光纤激光进行激光打标，可以使标刻线边缘具有较好的清晰度；采用旋切法进行激光打标，可以保证在整个激光打标过程中，不会出现边缘崩裂的现象，从而保证了打标的清晰度，避免了硬脆材料的破裂；由于每一个旋切都是圆形的，光线在各个方向的反射都相同，因此从不同方向都可以观察到打标效果清晰；采用不超过3条旋切路径，其中第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋切路径的半径R2为1.5d，第三旋切路径的半径R3为2.5d，相邻旋切路径的距离为d，可以保证被标刻的图形或者字符内部被充分填充，具有良好的标刻效果；相邻旋切路径的距离为d，可以使相邻旋切路径之间形成清晰的分隔线，在光照下形成磨砂效果，进一步提高打标的清晰度。附图说明图1为激光旋切打标示意图。图中包括，1第一旋切路径；2第二旋切路径；3第三旋切路径；4拟合路径。具体实施方式为更好的阐述本专利技术的实施细节，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。实施实例：本实例中，激光器为脉冲光纤激光器，激光器单脉冲能量为1mj，频率为20KHZ，激光束脉宽为10ns，波长1064nm，激光光斑直径为0.05mm，扫描速度为1m/s，硬脆材料为氮化硅。字符的形状为数字2，宽度W为0.14mm。具体步骤如下：步骤一：确定激光打标的拟合路径4为数字“2”；步骤二：根据激光光斑直径和字符宽度，激光扫描的旋切路径的数目为n＝3，旋切路径1的半径R1为0.025mm，旋切路径2的半径R2为0.075mm，旋切路径3的半径R3为0.125mm，相邻旋切路径的距离为0.05mm。步骤三：使激光打标机的激光束以第一旋切路径方式、第二旋切路径以及第三旋切路径的方式完成第一个旋切路径组合，沿拟合路径4(即字符“2”)，依次完成多个旋切路径组合，直到完成字符的打标。激光打标之后，氮化硅试样表面标记“2”边缘及刻痕清晰度高，无裂纹产生，激光打标质量良好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬脆材料表面的激光旋切打标法，其特征在于，由以下步骤组成：步骤一：根据打标字符的宽度W和激光光斑直径d，确定激光打标的拟合路径；激光扫描的拟合路径由旋切路径组合实现，激光扫描的旋切路径的数目为n，假定激光光斑直径为d，字符宽度为W，则n＝W/d；所述的字符宽度不大于150μm；激光束光斑直径d范围为50～70μm；若n≤1，则n取1，n大于1则采用四舍五入的方式对n取整；如果n＝1，第一旋切路径的半径R1为0.5d；如果n＝2，第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋切路径的半径R2为1.5d，相邻旋切路径的距离为d；如果n＝3，第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋切路径的半径R2为1.5d，第三旋切路径的半径R3为2.5d，相邻旋切路径的距离为d；步骤二：使激光打标机的激光束以旋切路径方式1、旋切路径2和/或旋切路径3的方式，沿拟合路径，依次完成多个旋切路径，直到完成字符的打标。

【技术特征摘要】
1.一种硬脆材料表面的激光旋切打标法，其特征在于，由以下步骤组成：步骤一：根据打标字符的宽度W和激光光斑直径d，确定激光打标的拟合路径；激光扫描的拟合路径由旋切路径组合实现，激光扫描的旋切路径的数目为n，假定激光光斑直径为d，字符宽度为W，则n＝W/d；所述的字符宽度不大于150μm；激光束光斑直径d范围为50～70μm；若n≤1，则n取1，n大于1则采用四舍五入的方式对n取整；如果n＝1，第一旋切路径的半径R1为0.5d；如果n＝2，第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋切路径的半径R2为1.5d，相邻旋切路径的距离为d；如果n＝3，第一旋切路径的半径R1为0.5d，第二旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴峰泽，田勇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32