專利名稱：利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)，尤其涉及一種利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的在鋁合金表面打標的工藝，通常包括如下步驟用激光在陽極層表面打標， 待顯示白色后，再對打標后的鋁合金陽極進行陽極處理；邊打標邊吹氣，以在該陽極形成氧化膜保護層；增加特殊物質(zhì)，激光照射后產(chǎn)生變化，形成對比鮮明的效果。但是，上述的加工方法存在一定的缺陷，主要體現(xiàn)在一是在激光作用區(qū)陽極層被完全除去，導(dǎo)致該區(qū)域的鋁合金質(zhì)金屬層沒有得到很好的保護，因此該區(qū)域容易被腐蝕，其強度很難保證；二是要加入輔助材料或進行二次處理，比較費時，不利于工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備及方法，以使在打標的同時能夠在陽極層打標區(qū)域形成致密的保護膜，而不需要破壞表面陽極層及陽極層的屬性強度，即可形成光滑、顏色對比鮮明、沒有觸感的打標標記。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備，包括紅色指示燈，光路防護罩，還包括激光器、可調(diào)擴束鏡、振鏡頭和光學透鏡；其中 激光器，用于為激光加工材料表面提供光源；
可調(diào)擴束鏡，用于將激光源發(fā)出的光擴大，提高激光的傳輸特性以使其更好地將激光匯聚到材料表面；
紅色指示燈，用于定位指示；
振鏡頭，由電機和光學部件組合而成，用于利用電機帶動鏡片偏轉(zhuǎn)式的激光按照電腦給定的指定位置進行定位；
光學透鏡，用于使激光光束在某一平面聚焦到點的激光光斑特性一致； 光路防護罩，用于密封光路。其中，所述的激光器為脈沖激光器，其脈沖波長為IOOOnm llOOnm。所述的激光器的脈寬為2ns 20ns?！N利用激光在鋁合金陽極層表面打標的方法，包括
A、啟動在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備；
B、根據(jù)被加工的鋁合金的陽極層厚度，調(diào)整激光器的脈沖波長和脈沖寬度；
C、當激光束透過可調(diào)擴束裝置，經(jīng)處理后的脈沖激光再通過光學透鏡聚焦在所述鋁合金的陽極層表面，利用所述激光器發(fā)出的激光束對鋁合金的陽極層表面進行打標。本發(fā)明所提供的利用激光在鋁合金陽極表層打標的設(shè)備及方法，具有以下優(yōu)點 與現(xiàn)有的工藝相比，其打出的標記顏色為墨黑色，因此能使打標區(qū)域與非打標區(qū)域形成鮮明對比，而且能夠在打標后的區(qū)域不破壞鋁合金表面的陽極層，既保證了打標區(qū)域的強度， 又可有效避免被腐蝕。打標后的鋁合金表面，外觀漂亮，適合工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為打標后的鋁合金板(如筆記本電腦外殼)示意圖； 圖IA為鋁合金板經(jīng)激光打標加工前后的放大效果對比圖； 圖2為本發(fā)明鋁合金板經(jīng)激光打標后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖2A為圖2所示材料經(jīng)激光打標后的厚度測量數(shù)據(jù)示意圖； 圖3為本發(fā)明激光打標設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。主要部件符號說明
1鋁合金板⑶口筆記本電腦外殼)
2非打標區(qū)域
3打標區(qū)域(即激光加工區(qū)域)
4陽極層表面 5:陽極層
6 阻擋層 7:基材
8激光器
9可調(diào)擴束鏡
10紅色指示燈
11振鏡頭
12光學透鏡
13光路防護罩。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實施例對本發(fā)明的方法作進一步詳細的說明。本發(fā)明的基本原理采用一種由納秒級的激光器、可調(diào)擴束系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和軟件控制集成一體的專為鋁合金表面陽極層打標的設(shè)備，利用該激光器發(fā)出的激光束對金屬尤其是鋁合金材料的陽極層表面進行打標，當激光束透過可調(diào)擴束裝置，經(jīng)處理后的脈沖光再通過光學透鏡聚焦，利用軟件控制，設(shè)置適當?shù)乃俣?、頻率，最后在激光的作用下在鋁合金的陽極層表面形成光滑的黑色效果。圖1為打標后的鋁合金板(如筆記本電腦外殼)示意圖，如圖1所示，在鋁合金板1 的表面，打標后的區(qū)域非常明顯，外殼非打標區(qū)域2，保持著鋁合金的原樣，打標區(qū)域3顏色呈黑色。用色差計檢測L值為四 31，a值為0.6 0.96，b值為1. 5 2. 3。相比較其他的陽極膜區(qū)域其亮度較低，有非常鮮明的對比度。這里，采用L*a*b*色空間色主體表示法，其中L代表亮度，a*和b*是色度坐標。 a*和b*表示色方向+a*為紅色方向，_a*為綠色方向，+b*為黃色方向，_b*為藍色方向。圖IA為鋁合金板經(jīng)激光打標加工前后的放大效果對比圖，如圖所示，在放大500 倍的顯微鏡下，左側(cè)加工前的區(qū)域比較粗糙，而右側(cè)加工后的區(qū)域則相對比較平滑。從圖中可以看出，打標后并沒有破壞陽極層原有的底紋，用膜厚儀測量，打標區(qū)域的陽極層和沒有打標區(qū)域陽極層厚度是一樣的。進一步說明了這種激光打標技術(shù)沒有破壞陽極層表面。圖2為本發(fā)明鋁合金板經(jīng)激光打標后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，鋁合金板上的陽極層表面4，打標區(qū)域3即激光加工區(qū)域的深度相比非打標區(qū)域約深I(lǐng)um左右，陽極層 5的厚度約在5um 20um?？梢钥闯觯钃鯇?在激光加工的作用下，由于受熱產(chǎn)生了微小的空穴，已經(jīng)發(fā)生了晶相變化(可參考圖1A)?；?為鋁材3-6各種系列的鋁材料。圖2A為圖2所示材料經(jīng)激光打標后的厚度測量數(shù)據(jù)示意圖，如圖所示，基材為鋁材3 6各種系列的鋁材料，經(jīng)激光打標加工后，在材料表面陽極的表面上形成氧化鋁薄層，其厚度為5 20um，硬質(zhì)陽極氧化膜厚度可達60 200um，激光正是作用在該層面改變了表面的顏色特性而不影響膜的特性的效果。圖3為本發(fā)明激光打標設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示的激光打標設(shè)備，主要包括激光器8、可調(diào)擴束鏡9、紅色指示燈10、振鏡頭11、光學透鏡12、光路防護罩13共6個部件。其中
激光器8，采用紅外激光光源，平均功率20W，峰值功率為1. 6kff,使用頻率為500kHz的激光發(fā)生器，為激光加工材料表面提供光源。要在鋁合金表面的陽極層打標出光滑而且黑的效果，對激光器的選擇比較重要1)波長選擇其波長必須對這種材料有比較好的吸收， 采用脈沖激光器，激光器波長IOOOnm IlOOnm之間。例如1064nm就比較合適。2)脈寬的選擇該激光器的脈寬可在2ns 20ns之間調(diào)節(jié)。對于陽極層比較薄的，例如表面陽極層厚度在4um 7um，脈寬在20ns左右比較合適；若表面陽極層厚度在IOum 15um，則脈寬選擇2ns左右比較合適?？烧{(diào)擴束鏡9，用于將激光光源發(fā)出的光擴大，提高激光的傳輸特性以使其更好地將激光匯聚到材料表面。紅色指示燈10，是一種小功率的發(fā)光激光器，通過紅光斜反鏡10將紅光和激光的路徑保持一致，用于定位指示。振鏡頭11，該部件是由電機和光學部件組合而成，用于利用電機帶動鏡片偏轉(zhuǎn)式的激光按照電腦給定的指定位置進行定位。光學透鏡12，用于使激光光束在某一平面聚焦到點的激光光斑特性一致。光路防護罩13，用于密封光路，避免光路鏡片污染。其工作過程中，通過電腦控制激光的各種參數(shù)，以及對不同擴束倍數(shù)的調(diào)節(jié)，用激光振鏡掃描利用透鏡將激光匯聚到表面，形成陽極鋁價的顏色變化，而保證不破壞掉陽極層的一種工作方式。在通常情況下，陽極層很容易破壞掉。而改變了材料的性能，使用這種方法能夠解決材料性能不變化而顏色發(fā)生變化的特性。這種工藝方法能夠替代傳統(tǒng)的噴涂的方式。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備，包括紅色指示燈，光路防護罩，其特征在于，該設(shè)備還包括激光器、可調(diào)擴束鏡、振鏡頭和光學透鏡；其中激光器，用于為激光加工材料表面提供光源；可調(diào)擴束鏡，用于將激光源發(fā)出的光擴大，提高激光的傳輸特性以使其更好地將激光匯聚到材料表面；紅色指示燈，用于定位指示；振鏡頭，由電機和光學部件組合而成，用于利用電機帶動鏡片偏轉(zhuǎn)式的激光按照電腦給定的指定位置進行定位；光學透鏡，用于使激光光束在某一平面聚焦到點的激光光斑特性一致；光路防護罩，用于密封光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備，其特征在于，所述的激光器為脈沖激光器，其脈沖波長為IOOOnm llOOnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備，其特征在于， 所述的激光器的脈寬為2ns 20ns。
4.一種利用激光在鋁合金陽極層表面打標的方法，其特征在于，包括A、啟動在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備；B、根據(jù)被加工的鋁合金的陽極層厚度，調(diào)整激光器的脈沖波長和脈沖寬度；C、當激光束透過可調(diào)擴束裝置，經(jīng)處理后的脈沖激光再通過光學透鏡聚焦在所述鋁合金的陽極層表面，利用所述激光器發(fā)出的激光束對鋁合金的陽極層表面進行打標。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用激光在鋁合金陽極層表面打標的設(shè)備及方法，該設(shè)備包括用于為激光加工材料表面提供光源的激光器；用于將激光源發(fā)出的光擴大，以提高激光傳輸特性使其更好地將激光匯聚到材料表面的可調(diào)擴束鏡；用于利用電機帶動鏡片偏轉(zhuǎn)式的激光按照電腦給定的指定位置進行定位的振鏡頭；用于使激光光束在某一平面聚焦到點的激光光斑特性一致的光學透鏡；以及用于密封光路的光路防護罩。啟動該設(shè)備，根據(jù)被加工的鋁合金的陽極層厚度，調(diào)整激光器的脈沖波長和脈沖寬度，對鋁合金的陽極層表面進行打標。利用本發(fā)明進行打標，可在陽極層形成致密的保護膜，且不破壞陽極層表面，也不改變其屬性強度。
文檔編號B41J3/413GK102442082SQ201110296
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉勇, 盧飛星, 程英 申請人:武漢華工激光工程有限責任公司