MARCADORAS LÁSER GUÍA TÉCNICA. Edición de marcado en metal

Transcripción

1 MARCADORAS LÁSER GUÍA TÉCNICA Edición de marcado en metal

2 Introducción La técnica láser se está volviendo predominante en el marcado de metales Se han utilizado diversos métodos de marcado para los metales. Los ejemplos típicos incluyen a los marcadores láser, estampado, máquinas de marcado, etiquetas y micro-percusión. El marcado láser se está convirtiendo en el método más utilizado, gracias a sus múltiples ventajas. Ventajas de los marcadores láser 1. Marcando permanente 4. Daño mínimo 2. El marcado sin contacto garantiza alta calidad 5. Sin costos operativos 3. Capaz de marcar códigos de barras 1D y 2D 6. Fácil cambio de modelo Después de descubrir estas ventajas, muchos usuarios han reemplazado sus métodos de marcado convencionales por el marcado láser. En esta guía se explica por qué el marcado láser se está convirtiendo en el método predominante para la marcación de metales, y se explica cómo KEYENCE puede ayudarle en este ámbito. Ejemplos de métodos típicos de marcado de metal Marcador láser Máquina de estampado Micro-percusión - Alta calidad gracias al marcado sin contacto - Sin costos operativos - No requiere mantenimiento - Los diseños de marcado se pueden cambiar de forma flexible - Capaz de marcar códigos de barras y códigos 2D - Bajo costo inicial - Requiere ajustes de equipo - Difícil mantener una calidad consistente - Requiere horas-hombre para cambiar las placas - El contacto daña el objeto - Bajo costo inicial - Calidad de marcado inestable por el desgaste de las puntas - Requiere control de ruido - Prolongados tiempos de proceso - Conlleva costos de mantenimiento Ejemplos de marcado láser por material Hierro (Fe) Acero inoxidable (SUS) Aluminio (Al) Cobre (Cu) Aplicaciones típicas - Piezas de automóviles - Herramientas - Componentes de máquina - Placas de identificación - Equipos médicos - Utensilios de cocina - Placas de identificación - Cajas de aparatos electrodomésticos - Componentes electrónicos - Cables - Válvulas - Partes automotrices 2

3 Relación entre de longitud de onda del láser y los materiales Los diferentes metales reaccionan de manera diferente a los mismos tipos de láseres. El marcado láser funciona, en principio, mediante la aplicación de energía térmica a través de la irradiación de rayos láser. Por lo tanto, es importante la cantidad de luz que cada material absorbe o refleja. Se debe seleccionar la longitud de onda láser adecuada de acuerdo al tipo de metal, ya que la absorción y reflectividad difiere entre éstos. En general, entre más corta sea la longitud de onda del láser, más la absorben los materiales. En consecuencia, los láseres con longitudes de onda cortas son adecuados para metales altamente reflectantes, como el oro, la plata y el cobre. Mapa de distribución de la longitud de onda de la luz Región UV Región de la luz visible Región infrarroja (nm) Longitud de onda: 532 nm Segundo armónico (láser verde) Longitud de onda: 1064 nm Longitud de onda estándar Longitud de onda: 1090 nm Láser de fibra Relación de absorción láser por materiales comunes El gráfico de la derecha muestra la cantidad de longitud de onda estándar (1064 nm) y de láser verde (532 nm), que son absorbidos por los metales comunes. La absorción por el hierro (Fe), níquel (Ni) y aluminio (Al), no varían mucho con los cambios de longitud de onda. Por otro lado, el oro (Au) y el cobre (Cu) se ven significativamente afectados con tales cambios. El oro (Au) absorbe aproximadamente el 30% de la luz, de longitud de onda de 532 nm, pero la relación se reduce a menos del 10% para la longitud de onda estándar de 1064 nm. Del mismo modo, el cobre (Cu) absorbe aproximadamente el 40% de la luz a 532 nm, mientras que es menos del 10% para 1064 nm. Relación de absorción láser por metal Relación de absorción láser (%R) nm Laser verde 1064 nm Armónico estándar Longitud de onda (nm) Cu (Cobre) Au (Oro) Ni (Níquel) Fe (Hierro) Al (Aluminio) Diferencia de marcado por material Marcado con longitud de onda estándar (50 W) Marcado con longitud de onda verde (6 W) Tiempo de marcado: 3 seg Tiempo de marcado: 25 seg Para los metales menos susceptibles a las características de longitud de onda, incluyendo el níquel (Ni), hierro (Fe) y aluminio (Al), entre mayor sea la potencia, más rápido se pueden crear marcas de alta calidad. En los marcadores láser, la potencia y el diámetro del punto se vuelven por lo general más pequeños, conforme se acorta la longitud de onda. Cuando el punto láser se aplica en una dirección, se puede irradiar un área más amplia en una pasada, mediante el uso de un diámetro de punto más grande. Con este método se puede reducir el tiempo de marcado. Marcado rápido en objetos de aluminio Ancho del logotipo: aprox. 40 mm 1.57" Ancho del logotipo: aprox. 40 mm 1.57" Marcado de alta calidad de objetos de cobre Halo generado alrededor de la marca Marcado de alta calidad posible En el marcado de metales altamente reflectantes, como el oro y el cobre, en la mayoría de los láseres la longitud de onda estándar no se absorben. El cobre, por ejemplo, refleja más del 90% de la luz de longitud de onda estándar, sin absorberlos. El marcado con el porcentaje restante del láser no logra aplicar la energía térmica eficazmente. Esto genera energía térmica residual por encima del marcado, lo que origina quemaduras y halos en torno a las marcas, como se muestra en la imagen a la izquierda. Por el contrario, la imagen de la derecha muestra un marcado utilizando un láser verde, cuya longitud de onda es la mitad del estándar. Este láser es absorbido intensamente por el cobre y por lo tanto logra aplicar la energía térmica con eficacia, obteniéndose un marcado de alta calidad. 3

4 Tipos de marcado disponibles Comparativa de marcas en materiales de acero inoxidable Las marcas en los metales se clasifican principalmente en dos tipos: marcado en blanco y marcado en negro. Marcado blanco Graba los metales de tal manera que la luz se difunde mostrando marcas blancas Marcado rápido Marcado blanco en material de acero inoxidable Un grabado profundo también es posible si se aumenta el número de pasadas Medición tomada de esta sección Resultado de la medición de profundidad Marcado negro Genera películas de óxido sobre la superficie metálica para crear marcas negras Menos superficies irregulares con abultamientos (depende del material) Marcado negro en material de acero inoxidable Las películas de óxido generadas sobre el marcado previenen la corrosión Medición tomada de esta sección Resultado de la medición de profundidad 4

5 También se pueden marcar códigos paa trazabilidad Además de los caracteres alfanuméricos, las marcadoras láser también pueden marcar códigos de barras y códigos 2D para fines de trazabilidad. Mientras los componentes de metal han sido ampliamente utilizados en diversas industrias, la industria automotriz ha implementado una administración de componentes particularmente estricta para mejorar la trazabilidad en vista de la seguridad. Al marcar caracteres alfanuméricos con este fin, existe una limitación en cuanto al número de caracteres que se pueden imprimir, debido a los espacios limitados disponibles. Codificando estos caracteres, se puede escribir más información en un espacio limitado. Marcar códigos, en lugar de caracteres, permite también que éstos sean leídos por los lectores de códigos y sean administrados como datos. Ejemplos típicos de marcado de códigos Código de barras (CODE39) Código QR DataMatrix Pu n t o Marque rápidamente códigos fáciles de leer Con el fin de marcar rápidamente códigos 2D de alta calidad, es importante seleccionar un patrón apropiado para el material objetivo existente. El software de edición para marcadores láser de KEYENCE, Marking Builder 2, contiene diversos patrones para escribir códigos 2D. Puede obtener resultados óptimos de marcado que correspondan al material del objeto, al tamaño de la marca y al lector de códigos que se está utilizando. Selección de patrones de marcado de códigos 2D Patrón A Patrón B Patrón C Patrón D Patrón E Patrón F Patrón entero 1 Patrón entero 2 Patrón entero 3 Patrón entero 4 5

6 Procesamiento con un marcador láser Procesamiento Control de grabado profundo Control de corte CONVENCIONAL CONVENCIONAL Distancia focal fija Movimiento hacia atrás y adelante, a lo largo del ancho de corte Ancho del corte Conforme se graba el objeto, la superficie que se está procesando se aleja gradualmente del punto focal, hasta el punto donde se hace imposible aplicar suficiente energía. Es difícil concentrar la energía, y la pérdida de energía es proporcional a la anchura del corte. NUEVA FUNCIÓN Control de grabado profundo NUEVA FUNCIÓN Control de rayado Ancho del corte Ancho del corte La distancia focal cambia mientras se lleva a cabo el grabado. Esto permite un procesamiento con la máxima densidad de energía en todo momento. El procesamiento se realiza moviendo el láser de ida y vuelta, sobre una distancia más corta. Esto permite enfocar la energía, lo que conduce a mejoras en los tiempos de marcado. 6

7 Soluciones de KEYENCE Control de 3 ejes Se proporciona una función de control de 3 ejes que ajusta el punto láser tridimensionalmente, de acuerdo a la forma del objeto. Formas tales como escalones, planos inclinados, cilindros, conos y esferas circulares, se pueden programar fácilmente. Esta función puede reducir los caracteres distorsionados, borrosos y fragmentados al marcar. Las marcas se pueden producir de manera perfectamente ajustada a las diversas formas 3D, lo cual es imposible con los marcadores láser convencionales. Se pueden cargar incluso archivos 3D CAD en el software Marking Builder 2 y utilizarse como base para el marcado tridimensional. Esto permite un marcado 3D en objetos con formas irregulares que no es posible calcular mediante figuras tridimensionales básicas disponibles en los marcados convencionales. Monitor de potencia de termopila incorporado Comprobación de la potencia del láser W Un monitor de potencia de termopila esta integrado dentro del cabezal de la marcadora. La emisión láser se puede medir fácilmente y con precisión, sin necesidad de equipo externo o de abrir la marcadora. Además, se proporcionan una amplia variedad de funciones de mantenimiento preventivo, incluyendo calibración automática y una función que mide la energía de cada marcado. Estas funciones se han diseñado específicamente para ser utilizadas en sitio, y fueron desarrolladas como resultado del alto compromiso que tiene KEYENCE con la seguridad y confiabilidad en las líneas de producción. Función de marcados de muestra Seleccione fácilmente el tipo de material y el nivel de contraste que quiere lograr con el marcado láser. A continuación, el sistema trazará automáticamente varios escenarios para trabajar con su objeto. Todo lo que tiene que hacer es seleccionar la marca de mejor aspecto. Pu n t o Función de nivel de coincidencia TASA DE LECTURA 100% NIVEL DE COINCIDENCIA 43 TASA DE LECTURA 100% NIVEL DE COINCIDENCIA 75 Lector de códigos 2D Serie SR-750 El Lector de códigos 2D Serie SR-750 está equipado con una función que convierte los márgenes de lectura en valores numéricos, de manera que los niveles de coincidencia se puedan valorar, además de las tasas de lectura. Esto permite detectar cambios en las condiciones, antes de que se generen marcas ilegibles, lo que asegura un mantenimiento preventivo para los procesos de lectura. 7

8 Marcador a l áser de 3 ejes Marcadora láser híbrida de 3 ejes Control De 3 Ejes Con Auto Enfoque Alta Potencia Pico Y Ancho De Pulso Corto Lector De Códigos 2D Incorporado MD-X1000/1500 (longitud de onda: 1064 nm) Metal Cerámica Resina Remoción de pintura Marcador a l áser de 3 ejes Marcadora láser de fibra de 3 ejes MD-F3100/5100 (longitud de onda: 1090 nm) Control de 3 ejes Área amplia de 300 x 300 mm 11.81" x 11.81" Resistente al medio ambiente/ alta potencia Grabado profundo de metales Cerámica Marcado negro de metales Resina Marcador a l áser de 3 ejes Marcadora láser de Control de 3 ejes Área amplia de 300 x 300 mm 11.81" x 11.81" Potencia de pico alto/pulso corto 3 ejes YVO 4 MD-V9900A (longitud de onda: 1064 nm) Metal Cerámica Resina Remoción de pintura LLAME PARA CONTACTAR A SU OFICINA LOCAL SIN KEYENCE COSTO keyencemexico@keyence.com *Solo para México KEYENCE MÉXICO S.A. DE C.V. Corporativo Mariano Escobedo 476 Piso 1, Col. Nueva Anzures, México, D.F. CP 11590, México Teléfono (55) Fax (81) AVISO DE SEGURIDAD Por favor lea cuidadosamente el manual de instrucciones para operar de manera segura cualquier producto KEYENCE. OFICINAS LOCALES San Pedro Garza García, Nuevo León Ciudad Juárez, Chihuahua León, Guanajuato Tijuana, Baja California La información publicada en este documento se basa en evaluaciones e investigaciones hechas por KEYENCE al momento del lanzamiento del producto y puede cambiar sin previo aviso. Copyright (c) 2014 KEYENCE CORPORATION. All rights reserved. Markingwhitepaper-KMX-EN-MX E Printed in Japan KMX * *