[發明專利]用于冶金板材的激光標刻系統、標刻方法、批次檢測方法

有效

• 申請號: 202111200357.0
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113634911B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 馬鑫;馬剛;馬鈺添
• 申請（專利權）人: 蘇州市瑞思特智能制造有限公司
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/70;G01N21/84
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 吳芳

本發明公開了一種用于冶金板材的激光標刻系統、標刻方法、批次檢測方法，激光標刻系統包括激光模塊、光學模塊及水冷裝置，激光模塊包括激光發生器和控制單元，激光發生器為非脈沖激光器；光學模塊包括振鏡、場鏡；水冷裝置被配置為對激光發生器和/或光學模塊進行降溫；在控制單元的控制下，激光發生器以預設的頻率向振鏡發射預設輸出功率的激光，振鏡用于反射激光使其到達場鏡，場鏡用于使透過其的激光聚焦，進而到達刻印區域的激光使置于刻印區域的冶金板材表面顯現刻印內容，刻印內容相對于冶金板材表面呈凸起狀和/或凹陷狀。本發明能夠利用非脈沖激光器在冶金板材上準確清晰地刻印文字或圖案，效率高，效果好。

技術領域

本發明涉及激光技術應用領域，尤其涉及一種用于冶金板材的激光標刻系統、標刻方法、批次檢測方法。

背景技術

隨著國內激光器的研發技術和生產制造能力的提升，激光器的質量水平有所提升，激光器的應用領域也在相應地拓展，同時，各個領域內的應用范圍也在不斷擴大。現在，隨著冶金企業兩化融合發展，冶金冶煉企業逐漸產生了產品溯源和物料碼標識的需求，亟待解決對冶金冶煉熱鋼坯或鋼材進行快速打標、雕刻物料碼等難題，以便實現產品生產過程平臺化自動化管理。

傳統冶金標刻，一般采用化學腐蝕、油墨噴碼、鋁粉噴涂、機械雕刻以及機械沖壓等方法，但這些方法存在性能差、精度低、圖形單一、成本高且耗時長的問題，尤其是化學腐蝕方法還會造成污染，這些都不利于產品生產的自動化管理。

隨著冶金行業的標刻需求不斷增加，激光標刻應運而生，其具有標記速度快、運行成本低、無污染等特點。目前，對冶金板材的激光標刻還停留于脈沖激光器。但由于脈沖激光器的功率很小，所以只有當脈沖激光在冶金板材上慢速移動時，才能形成深度且連續的刻印，可這同時也會導致板材上的某些位置被重復刻印，從而使得刻印效果不佳，并且，慢速移動直接導致標刻時間長、效率低，根本無法達到工業生產中工藝過程時間的要求。但若使用千瓦級大功率連續激光器進行激光標刻，又會產生以下缺陷：

一、發射的激光擁有集中且連續的高能量，很難實現對激光速度及能量的控制，從而造成刻印不可控制，比如，加工過程中伴隨的熱效應容易對待加工的冶金板材產生不利損傷；

二、由于發射的連續激光能量太大，當激光束打到金屬表面瞬間，會在金屬表面形成坑，造成部分金屬熔化，甚至是金屬飛濺，這將導致待加工的冶金板材上出現不均勻的圖案，無法保證基礎線條的刻印，還會造成冶金板材的整潔度下降，影響冶金板材的品質，使得后續工作中還需對冶金板材進行拋光處理，并且金屬飛濺還會直接影響損壞場鏡而影響標刻效果。

所以一直以來，業界都認為千瓦級大功率的連續激光器不能作為激光標刻系統的一部分而使用，而是將其應用在對鋼材切割和焊接需求中。

另外，在激光標刻過程中還需解決的問題是高熱環境對激光器和相關設備的影響。目前，為降低高熱環境的影響，往往在激光器光源位置處安裝冷卻裝置，即安裝水冷套、熱管散熱器、風冷散熱器，但是普通的水冷散熱器需要有冷卻水循環流通系統，對于分體式標刻系統而言，就需要進行復雜的水冷散熱器回路設計，或者是分別設計循環水系統，這樣就會出現設計和配套繁瑣的問題，同時增加了成本。

隨著激光標刻技術的發展，除了實現基礎性的激光標刻（logo、字、二維碼等）需求以外，還產生了標刻不同顏色的需求。為了實現彩色標刻，現有技術通過在金屬表面形成不同厚度的氧化膜，以得到具有彩色效果或彩色圖案，但這就要求待加工的金屬應當在氧化前和氧化后的顏色為不同，否則將無法實現彩色刻印，這在很大程度上限制了彩色刻印的普及。

綜上，現在需要一種通過使用千瓦級大功率的連續激光器以實現在冶金板材上精準標刻的技術方案。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種用于冶金板材的激光標刻系統、標刻方法、批次檢測方法，能夠在冶金板材上準確清晰地刻印文字或圖案，技術方案如下：