雷射雕刻：工藝、類型、材料和用途

“雷射在各種材料上雕刻徽標、零件編號或圖案，同時保持美觀。”

雕刻是在工作表面上創建標誌、徽標、文字、圖案和字母的最佳方法。製造中使用不同的雕刻方法，機械雕刻、蝕刻、 激光雕刻等。雷射光束照射工件並選擇性地蒸發材料以雕刻表面。同時，數控雷射的使用提供了更高水準的精度和精度。 

了解雕刻概念、技術、類型等方面有助於做出更好的決策並獲得最佳結果。本文將討論其工作機制、相容材料、應用等。

 

什麼是雷射雕刻？

它是透過非接觸（無剪切）材料去除在材料表面上形成深刻的永久標記的過程。雷射雕刻使用二氧化碳或光纖雷射光源，沿著指定的路徑或圖案精確移動，在一定深度熔化和蒸發材料。雷射光源的類型取決於材料類型，CO2 適用於 金屬雕刻 以及用於非金屬工件的纖維。

根據預測，雕刻的歷史可以追溯到500,000萬年前，處於石器階段的初期。據信，當時人們習慣用石頭雕刻符號。後來，隨著金屬時代的開始，它成為文明的關鍵技術之一。直到 1900 年初，從硬幣（貨幣）到工業品，機械雕刻在各地都很流行。

1950 年，繼 Albert Einestines 在 1910 年代末提出雷射技術論文後，雷射雕刻首次應用於飛機製造。然而，第一台商用機器直到 1960 世紀 XNUMX 年代才被引入市場。然後，這項技術會隨著時間的推移而不斷發展其功能。 

目前，您可以在各種金屬和非金屬產品中看到永久性的品牌標誌、標誌、圖案、設計的文字和字母、工藝和特徵，從車輛上雕刻的底盤號碼到珠寶上的設計。這些均採用雷射雕刻，確保精度、準確度和耐用性。

 

雷射雕刻如何運作？

正如我們上面提到的關於雷射雕刻的工作原理，雷射光束會對工件產生影響，並且強烈的熱量會熔化材料以形成雕刻特徵。然而，設置和詳細過程比聽起來要全面得多。 

雷射雕刻加工 

CNC 雷射雕刻機設置涉及兩個或多個反射鏡（通常為三個），其長度大於一個聚焦長度，用於在光束來自雷射頭之前將其集中。因此，來自低功率雷射光源的光束經過多個鏡子反射後進入聚焦透鏡。 CNC 程式可控制雷射光束的移動和撞擊，並提供低至 0.004 英吋的高精度。 

系統沿著X、Y、Z軸運行，透過控制雷射頭的運動和工件定位來確保精確細緻的雕刻。同時，雷射光源的功率、速度、焦距以及雷射光束通過的次數決定了雕刻深度。您可以在機器中設定這些變數。此外，在雕刻過程中會使用壓縮空氣來清除碎屑並防止鏡片污染。 

為了更好地說明雷射雕刻的工作原理，讓我們來看看雕刻過程的步驟； 

雷射雕刻工藝的步驟 

這個過程涉及透過將 CAD 設計轉換為稱為向量檔案的機器可讀指令來雕刻 CAD 設計。以下步驟詳細說明如何使用雷射雕刻材料；

• 設計

第一步是在 AutoCAD、Linkspace、LigthBurn 等電腦軟體上設計雕刻特徵。 

• 按說明設計 

接下來，雷射雕刻機將這種設計轉換為雷射頭移動的指令，稱為光柵或向量檔案。這些指令包括雷射路徑、光束重複、速度等。 

• 材料準備 

工件必須徹底清潔，不得有任何碎屑、污染物或毛邊。接下來，您還需要考慮可用機械的材料能力。有些雷射只能對特定材料起作用。 

• 機器設置 

雷射雕刻製程的設定通常包括工作拍打、雷射配置和對準。應根據您的要求優化速度、源功率、頻率和焦距等雕刻變數。您也可以在開始實際程序之前對報廢工件進行測試。 

• 雕刻 

現在，雷射頭會依照機器的指令在預定路徑上多次移動。這種自動化減少了停機時間，提高了精確度，並使流程更具成本效益。

 

雷射雕刻和雷射打標是相同的工藝嗎？

雷射雕刻、蝕刻、打標 

儘管這兩種工藝都使用相似的雷射源和設置，但雷射打標不涉及材料去除以及在具有空腔的表面上創建圖案或形狀。相反，在雷射打標過程中，雷射會依照設計的圖案使表面永久變色。每種材料都有獨特的雷射吸收光譜，與雷射相互作用後會變成不同的顏色。色譜可以根據雷射光源、額定功率和波長顯示不同的響應。您也可以創建 雷射雕刻標誌、二維碼和標誌。 

因此，您可以考慮雷射雕刻作為其中之一 雷射打標類型 就應用而言，但本質上不是同一個過程。

 

雷射雕刻材料

常見雷射雕刻材料 

雷射可以雕刻金屬、塑膠、皮革、複合材料、木材和織物。然而，它們的雷射類型和加工變數是不同的。這是因為不同的雷射雕刻材料與雷射光束的反應各不相同。例如，塑膠的低熔點往往比金屬表現出更多的熱效應。

使用光纖雷射光源雕刻金屬可獲得更好的效果，而二氧化碳則普遍用於木材。同時，塑膠可以用二氧化碳和纖維進行雕刻。 與傳統技術不同，它甚至可以雕刻任何複雜程度的硬質材料。 

金屬

幾乎所有金屬和合金都與雷射雕刻工藝兼容，並且它們是最常用的雕刻材料。正確的雷射功率可以有效地加工從軟鋁到硬化鋼的材料。 

• 不銹鋼
• 鋁板
• 黃銅
• 銅
• 鈦
• 金色
• 銀色
• 陽極氧化鋁
• 鎳
• 鉻合金等 

塑料

熱固性塑膠和熱塑性塑膠都可以用雷射雕刻。此外，壓克力雷射雕刻因其強度、抗衝擊性和耐用性而最受歡迎，從標誌到展示板。其次，較厚的塑膠比 雷射雕刻金屬 因為周圍的塑膠材料會積聚熱量並影響準確性。 

• Acrylic（壓克力）
• ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）
• Polycarbonate（聚碳酸酯）
• 聚乙烯（PE）
• 尼龍
• 聚甲醛樹脂（乙縮醛）等 

木材

各種藝術品、工藝品、圖案、裝飾品，甚至珠寶都是用木材雷射雕刻製成的。低功率（通常<100）可以在所需深度精確地燃燒和侵蝕木材表面。同時，胡桃木和楓木是兩種非常適合此工藝的木材。 

其他雷射雕刻材料

此外，木材、金屬、合金、塑膠等其他雷射雕刻材料還有；

• 碳纖維、玻璃、凱夫拉增強聚合物
• 矽橡膠
• 真皮、合成皮革和絨面革 
• 卡片紙

 

雷射雕刻有哪些類型？

分類可以用兩個基礎來完成；雷射介質和具體應用。讓我們根據這兩種分類來討論不同類型的雷射雕刻；

基於雷射光源

意思是雷射的光源是什麼；通常也被認為是 雕刻機的類型。製造商還根據機器中使用的雷射源類型來定義雕刻機。

CO2 雷射雕刻

它使用 CO10.6 作為雷射介質，從該氣體中發出波長為 XNUMX 微米的紅外線光束。 COXNUMX 雷射適用於非金屬雷射雕刻材料，如丙烯酸、木材、橡膠、玻璃、皮革等。

光纖雷射雕刻 

光纖雷射器中使用摻有鉺或鐿等稀土元素的特殊光纖作為活性介質。它高效、緊湊，是精密金屬雕刻的理想選擇。它提供高速雕刻並與硬質合金相容。但是，它在非金屬雕刻中的用途很少。光纖雷射可能很昂貴，並且需要開放或通風的工作空間以消除煙霧或氣體的風險。

二極管激光器 

顧名思義，它使用半導體二極體作為雷射介質。當電流通過二極體時，它會發出激光，在照射到工件表面之前進一步集中到聚焦透鏡。

二極體雷射適用於小尺寸雕刻，雕刻機也有桌上型或便攜式機器形式。它產生類似於光纖雷射的光滑雕刻表面。然而，二極體雷射進行大而深的雕刻的能力有限。

此外，UV 和 ND: YAG 雷射也用於雕刻任務。 

基於雷射雕刻特點

浮雕、深度、圖片或其他基於特徵的雷射雕刻類型分類。下表簡要闡述了這些類型的特徵； 

雕刻類型	簡介	深度/效果	材料種類
淺雕刻	– 深度小於 0.5mm – 低雷射功率，顏色較淺	功率較低且效果較淺	所有薄的可雕刻材料
深雕	– 深度超過0.5mm – 顏色較深 – 需要更高的功率	更強的對比和深度效果	材料 > 2mm 厚度
浮雕	– 可變深度 – 3D 效果 – 它使用灰階影像	三維紋理	厚料
矢量雕刻	– 線和點雕刻 – 基於向量圖形	線條雕刻乾淨、精確	任何材料
照片雕刻	– 以照片為基礎 – 涉及影像處理	基於圖像的詳細雕刻	需要高解析度照片

 

雷射雕刻有哪些優點？

雷射雕刻不涉及工具和材料之間的物理接觸，儘管熱效應可能更多。它消除了由於工具磨損而導致剪切變形和不準確的風險。此外，其他主要好處是：

• 高精度和準確的雕刻特徵

無論我們上面描述的技術或方法是什麼，雷射雕刻工藝都能提供更高的精度和準確度。與傳統雕刻或雷射製造技術相比，先進的 CNC 和自動雷射雕刻機實現了嚴格的公差。

• 雕刻速度

高雷射雕刻速度提高了生產效率並降低了單位製造成本。這對於需要快速週轉的行業或企業也有好處。 

• 相容於多種材料

它使用合適的雷射機和精確的功率控制來雕刻金屬、木材、塑膠、複合材料、玻璃、橡膠、皮革和織物。 

• 簡單操作

與機械雕刻和其他雷射加工技術相比，它是一個更簡單的過程。雷射頭沿著路徑雕刻所需的設計。 

• 乾淨的窄圖案 

雷射可產生無毛邊、乾淨的雕刻表面，包括硬質材料和窄設計。 

• 耐久度

雷射雕刻的部件可以使用數年，雕刻不會隨著時間的推移而消失。因此，這是一個可靠的解決方案。 

 

雷射雕刻有哪些應用？

雷射雕刻應用 

獎杯、標誌、條碼、商業品牌、識別號、組裝方向和許多其他雕刻都是用雷射完成的。因此，它具有多種工業應用。  

獎盃雕刻

在金屬和非金屬獎杯中，雷射在木材、玻璃或金屬獎杯上雕刻出有吸引力的符號、徽標、字母和其他資訊。您可以使用它來製作簡單到高度複雜的客製化獎盃、獎項和獎牌。 

品牌標誌和符號 

雷射的無毛刺精確雕刻使其在各種工業物品中廣泛用於創建品牌符號、標記和符號。應用範圍從汽車品牌標誌到皮革服裝。 

• 雕刻車輛品牌名稱、符號和徽標
• 電子品牌、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機、電氣外殼等的標誌。 
• 奢華珠寶品牌標誌 
• 包裝和促銷品 

QR 圖碼和條碼

壓克力、玻璃和金屬上的永久條碼和 QR 具有多種用途，無論是小型企業的 QR 還是工業組件中的資訊條碼。雷射之所以成為雕刻這些代碼的理想選擇，是因為它可以精確地複製圖案，並且可以持續更長時間而不褪色。

醫療器材和零件

醫療設備和組件需要清晰的識別號碼或字母才能安全有效地運作。雷射甚至可以在小部件上進行雕刻，變形等工藝影響最小。 

模具

雷射雕刻應用在創建複雜特徵（如微小空腔、凹槽或其他特徵）方面也發揮著重要作用。如果最終零件需要浮雕符號、字母或數字，雷射也可以在模具或沖模上製作特徵。

閱讀更多： 什麼是塑膠擠出雷射打標？ 

 

您需要客製化雷射雕刻零件嗎？

在 ProleanTech，我們提供 雷射雕刻服務 結合先進的雷射雕刻機（CO200、光纖、二極體等）、我們工程師的經驗以及對客戶需求的深入了解。我們可以在 XNUMX 多種工程材料上客製化雕刻設計。因此，如果您需要準確的徽標、標誌、二維碼、數字和字母、創意藝術、珠寶或任何客製化設計，請上傳您的設計並要求報價！ 

 

結語

總體而言， 激光雕刻 是各種工業、藝術、廣告和珠寶應用中的一項重要技術。材料的多樣性、精確的控制、準確性和複製複雜設計的能力是它能為您的雕刻零件或產品提供最佳結果的主要原因。因此，無論什麼材料或產品，您都可以使用雷射進行永久、客製化和有吸引力的雕刻。 

 

常見問題

我可以在我的專案中使用任何類型的雷射雕刻機嗎？

您選擇的雷射雕刻機類型取決於工件材料。 CO2 雷射適用於非金屬雕刻，光纖雷射則非常適合金屬雕刻。同時，二極體雷射可以有效率地執行小型雕刻任務。 

雕刻雷射頭如何調整？

雷射透鏡與工件表面之間的焦距決定了雷射頭的定位。因此，請使用聚焦工具或遵循製造商的指南來準確定位雷射頭。 

哪些材料可以用雷射光束雕刻？

雷射可以雕刻金屬、合金、複合材料、熱塑性塑膠、熱固性塑膠、橡膠、織物和皮革；根據它們的吸收特性。

為什麼要使用雷射雕刻標誌、徽標和二維碼？

這是一種非接觸式材料去除工藝，可在多種材料上創建高解析度的永久標誌、徽標和二維碼。