Khắc kim loại làm một trong những công việc mà các cơ sở khắc laser, các nhà máy sản xuất máy khắc laser hay những cơ sở sản xuất thường xuyên sử dụng. vì tính phổ biến của nó mà máy khắc kim loại được sản xuất với một số lượng vô cùng lớn cũng như ứng dụng rộng rãi trong đời sống, kể cả công nghiệp và quân sự

Những loại máy khắc kim loại phổ biến

Có 3 loại máy khắc laser phổ biến để sử dụng khắc kim loại như máy khắc laser fiber, máy khắc fiber mopa, máy khắc UV, ngoài ra thì phải kể đến máy khắc laser diode, máy khắc laser CO2

Các loại sản phẩm, thiết bị phổ biến vật liệu kim loại được khắc: Bút kim loại (đồng, nhôm), tem nhôm, tem inox, biển bảng kim loại, thẻ tên khắc laser, bình giữ nhiệt, mặt dây chuyền, đồng hồ, bật lửa khắc hình, khắc logo, ống thép, khắc vòng bi, khắc ray thanh trượt... 

Đặc trưng của các sản phẩm này là kim loại đen hoặc kim loại màu, có thể phủ sơn hoặc không phủ sơn.

Hãy cùng tìm hiểu chi tiết các loại máy khắc laser kim phổ biến nhé

Máy khắc laser fiber khắc kim loại

Trước hết, máy khắc được kim loại hiện nay chủ yếu là máy laser fiber. Máy laser fiber có thể khắc được hầu hết các kim loại và một số loại phi kim.

Máy khắc fiber thuần túy sử dụng cơ chế tạo laser trong sợi quang thay vì ống phóng như máy khắc laser CO2 hay laser thể rắn như máy laser diode. Máy khắc laser fiber sử dụng bước sóng 1064nm, vùng hồng ngoại nên tia ta cũng không nhìn thấy bằng mắt thường.

Đặc trưng của tia laser chính là khả năng tập trung rất cao và đơn sắc, tia có kích thước nhỏ nên năng lượng mà tia laser mang lại rất lớn, có khả năng đốt cháy vật thể khi được hội tụ chùm tia sáng đủ lớn. chỉ cần vài W là có thể khắc lên bề mặt kim loại dễ dàng.

Đặc điểm của máy khắc laser fiber là tuổi thọ nguồn phát laser thường rất dài (100.000 giờ), do vậy chi phí khấu hao cho máy tương đối nhỏ so với máy khắc laser loại khác, như máy khắc laser CO2 để chuyên khắc phi kim.

Độ sâu khắc của máy khắc laser fiber phụ thuộc nhiều vào công suất máy khắc, thấu kính, và bộ điều khiển gương lật. Đối với máy khắc laser fiber 3D - máy có  thể khắc những vật thể với độ sâu lớn hơn khá nhiều so với máy 2D. Ngoài ra, máy khắc 3D còn có thể khắc vật thể mà độ cao thay đổi như dạng bậc thang hay mặt cong mà không cần phải điều chỉnh để thay đổi độ cao z của đầu khắc, nó có thể khắc hình trên kim loại theo bản vẽ 3d của máy nhập vào.

Máy khắc laser fiber là máy khắc laser chuyên dùng trong khắc kim loại. Tùy theo công suất, thấu kính, phương pháp điều khiển mà máy khắc fiber được chia ra thành máy khắc 2D, 2.5D, 3D và độ rộng vùng khắc khác nhau - thậm chí đến hàng mét, khắc date cho dây chuyền công nghiệp.

máy khắc laser fiber mopa khắc kim loại

máy khắc laser fiber mopa là máy khắc kim loại mà màu sắc khi khắc có thể chỉ định được trên một số kim loại như inox, titan, nhôm anode, điều mà máy khắc fiber thông thường không thể làm được.

Máy khắc fiber mopa có thể điều chỉnh được dải tần số điều chế khá rộng (đến 600khz) ở một số bộ nguồn phát. Thông thường dải tần số càng rộng thì bộ nguồn có giá càng lớn và thường chỉ một số nhà sản xuất danh tiếng mới làm được.

Bằng cách thay đổi độ rộng xung, bước sóng, tần số mà máy khắc laser mopa có thể tạo màu khi khắc kim loại, tạo độ đen khi khắc trên nhôm anode mà không cần sử dụng hóa chất tạo màu.

Tuy nhiên, màu sắc khi khắc kim loại bằng máy khắc laser fiber mopa, những tone màu tươi khó có thể nổi bật được như in, ở mỗi góc quan sát, màu sắc sẽ bị sai khác do phản xạ ánh sáng, đổi lại, màu sắc bền theo thời gian chứ không dễ bay như mực in.

Máy khắc fiber mopa có thể khắc kim loại và phi kim như một số loại gỗ, một số loại nhựa, mica màu, khắc trên gốm…

Sử dụng máy khắc laser UV

Thực chất đa số máy khắc laser UV hiện nay bản chất đều có nguồn phát là laser fiber. Chiều dài bước sóng của ánh sáng laser UV là khoảng một phần ba (355 nm) laser có chiều dài bước sóng tiêu chuẩn (1064 nm). Tên “máy khắc bằng laser UV” bắt nguồn từ chiều dài bước sóng laser nằm trong phần tia cực tím của quang phổ ánh sáng.

Với Máy khắc laser UV, thiết bị hoàn hảo dành cho các ứng dụng yêu cầu khắc màu rõ nét hoặc khắc với mức độ hư hỏng sản phẩm tối thiểu.Khắc bằng cách sử dụng các tia laser này được gọi là “Khắc nguội”, quá trình đề cập đến cách có thể thực hiện khắc và xử lý với thiệt hại nhiệt tối thiểu nhờ tỷ lệ hấp thụ cực kỳ cao trên nhiều loại vật liệu khác nhau. Khắc bằng laser UV là lý tưởng dành cho các ứng dụng yêu cầu độ tương phản cao hoặc hư hỏng sản phẩm tối thiểu. Khác với máy máy khắc laser fiber, máy khắc UV có thể khắc hầu hết các loại vật liệu và hiệu suất (khả năng hấp thụ ánh sáng của các loại vật liệu cũng như dải màu ánh sáng) đều rất cao.

Trên thực tế, tuy chúng ta khắc kim loại song kim loại thường được bao phủ bởi lớp áo ngoài tùy theo độ dày và chất liệu nên đôi khi với một số sản phẩm sẽ gây khó cho máy khắc fiber thuần túy.

Mặt khác, nhờ ưu điểm của kích thước chùm  tia mà máy khắc laser UV khắc được những chi tiết có điểm khắc vô cùng nhỏ bé (0.001mm) và không bị gây cháy như những loại laser CO2 hay fiber. 

Bản đồ phân bố chiều dài bước sóng ánh sáng

A Phạm vi tia cực tím B Phạm vi nhìn thấy được C Phạm vi hồng ngoại

Chiều dài bước sóng của laser UV bằng một phần ba của laser có chiều dài bước sóng tiêu chuẩn, và do đó, laser UV còn được gọi là laser phát sóng hài bậc ba (THG). Bằng cách cho laser có chiều dài bước sóng tiêu chuẩn với chiều dài bước sóng 1064 nm đi qua tinh thể phi tuyến, chiều dài bước sóng sẽ giảm xuống còn 532 nm. Sau đó tiếp tục cho laser này đi qua một tinh thể khác, hiệu quả là giảm chiều dài bước sóng xuống còn 355 nm.

So với laser có chiều dài bước sóng tiêu chuẩn (IR/1064 nm) và laser xanh lá (SHG/532 nm), laser UV thường có tỷ lệ hấp thụ vật liệu cao hơn đáng kể, điều này cho phép bề mặt khắc hấp thụ hiệu quả ánh sáng phát ra. Điều này có nghĩa là không cần tăng công suất để tạo ra các vết khắc rõ nét.

Thông thường, để cho ra được một máy khắc laser 3w thì công suất nguồn laser fiber tiêu chuẩn đưa vào phải lớn gấp hàng chục lần, do vậy với một máy khắc laser UV 3w là đủ có thể khắc được kim loại dễ dàng, kèm theo đó chỉ số 10w đối với máy này đã là rất lớn và giá  thành cao ngất ngưởng rồi

Tỷ lệ hấp thụ đối với các vật liệu nhựa khác nhau

* Các giá trị chỉ mang tính chất tham khảo và không tính đến độ phản xạ bề mặt.

Máy khắc laser UV có thể khắc kim loại, khắc gỗ, khắc nhựa, khắc  mica hay khắc thủy tinh đều đẹp, nét khắc mảnh và không bị cháy hay sun kể cả với vật liệu màng mỏng/

Máy khắc laser diode

Nguồn phát diode rất dễ tích hợp cho máy khắc laser, bước sóng của diode thông thường đang sử dụng là bước sóng xanh 450, 532nm, là laser bán dẫn công suất nhỏ, gọn và được ứng dụng khắc nhiều loại vật liệu không chỉ là kim loại. Thông thường, để khắc được kim loại, công suất đầu khắc laser bán dẫn này phải lớn hơn 10w thì hiệu quả mới cao được. 

Máy khắc laser diode có thể khắc những loại vật liệu: kim loại, da, vải, mica, kính, gỗ

tùy theo công suất, máy có thể cắt kim loại và phi kim tốt

Ngoài ra, máy khắc laser CO2 (thường máy laser CO2) công suất lớn vẫn có thể cắt kim loại

Máy khắc laser CO2

Đặc điểm máy laser CO2 có độ rộng chùm tia thường lớn hơn so với laser kể trên, bước sóng laser vẫn ở dải hồng ngoại 1064nm, khắc nhựa thường gây chảy và ăn sâu so với máy fiber và UV cũng như laser diode. Máy khắc laser CO2 có thể khắc được hầu hết các loại phi kim theo hình thức đốt cháy, có thể sử dụng khắc chi tiết sản phẩm kim loại sơn và thực chất là khắc sơn để tạo hình khắc.