Dans notre dernier article, nous avons expliqué les différences fondamentales qui existent entre le marquage laser et la gravure laser, qui sont, de manière erronée, souvent confondus. Dans le marquage, le laser fond le matériau grâce à la chaleur et en modifie la forme pour imprimer un code ou un signe permanent.
En revanche, la gravure laser vaporise le matériau. Le rayon laser pénètre plus en profondeur dans la surface et retire les couches supérieures en les sublimant, c’est-à-dire grâce à un passage direct de l’état solide à celui gazeux. Cela se produit parce que le laser frappe les zones localisées avec une très grande intensité d’énergie et donc de chaleur.
Une fois la différence comprise entre les deux procédés, nous allons maintenant définir quels sont les paramètres principaux qui nous font choisir l’un plutôt que l’autre:
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Le marquage est un procédé qui requiert moins de temps de la gravure, justement parce qu’il pénètre moins à fond la surface du matériau. Si le composant n’est pas soumis à des stress particuliers – comme pour les composants électroménagers, électroniques, promotionnels et de bijouterie – le marquage garantit également la vitesse en plus de la permanence du résultat.
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En pénétrant plus profondément dans la surface, la gravure laser est conseillée pour tous les composants qui risquent de s’user à cause des conditions environnementales dans lesquelles il se trouve, ou bien qui sont soumis à des traitements superficiels post procédé de marquage comme sablage, grenaillage, électrodéposition, traitements thermiques.
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Comme déjà expliqué, lorsque le marquage fait fondre le matériau en modifiant sa rugosité, la gravure sublime le matériau en créant des sillons. Pour cela, le laser doit être suffisamment puissant pour vaporiser le matériau en quelques millisecondes et le matériau à marquer doit avoir une température de sublimation appropriée, c’est la raison pour laquelle il n’est pas toujours possible effectuer une gravure profonde. Lorsque la gravure laser est effectuée, il est important que le marquer laser soit équipé d’un système d’aspiration approprié. LASIT a conçu son aspirateur, réalisé sur mesure pour maximiser le niveau de protection, aussi bien environnemental que du laser.
Très souvent le marquage laser et la gravure laser sont utilisés comme synonymes, mais en réalité on fait référence à deux procédés différents. Les deux expriment une marque indélébile sur un matériau à l’aide d’un rayon laser mais quand la gravure le vaporise, le marquage le fond.
La surface fondue s’étend en créant des sillons profonds jusqu’à 80 microns, la rugosité du matériau s’altère et un contraste blanc et noir est créé, en fonction des paramètres laser utilisés. Ci-dessous nous allons voir de manière plus spécifique de quoi dépend la couleur blanc et noir du marquage
Nous analyserons plus spécifiquement les 3 étapes à l’aide desquelles le marquage est effectué
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Toutes les méthodes de marquage ou de gravure laser ont en commun une chose : que le rayon laser est pulsé et relâche l’énergie à intervalles spécifiques. En une seconde, un laser de 100 W relâche 100 000 impulsions. Chaque impulsion contient un millijoule d’énergie et peut atteindre 10 000 W de puissance de pic.
Pour contrôler la quantité d’énergie émise pas le laser, il faut en régler les paramètres, chose que sait faire tous nos techniciens. Ceux les plus importants sont la vitesse et l’interligne, qui déterminent la distance entre les impulsions. Plus ils sont proches et plus élevée sera la concentration d’énergie.
Avec la gravure laser, les impulsions sont beaucoup plus proches qu’avec le marquage. La marque requiert moins d’énergie de la gravure, par conséquent elle est plus rapide. La vitesse représente justement un des paramètres de décision lorsqu’il faut choisir entre l’un et l’autre procédé.
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La surface du matériau reflète la plupart de l’énergie de l’impulsion du laser, alors que la partie restante est absorbée et convertie en chaleur. Afin que le marquage se réalise, le matériau a besoin d’autant d’énergie qu’il faut pour le faire fondre, moins donc de ce qu’il servirait pour le faire évaporer comme dans la gravure.
Dès que l’énergie se transforme en chaleur, la température du matériau augmente jusqu’à ce qu’il atteigne son point de fusion. À ce niveau, la surface se réchauffe et devient malléable, permettant à sa forme de changer.
Pour un laser à l’état solide qui émet une longueur d’onde de 1 064 nm, l’aluminium en absorbe ≈ 5 %, l’acier plus de ≈ 30 %. De cette dernière donnée, on est amené à penser qu’il est donc plus facile de marquer l’acier, mais ce n’est pas le cas : nous devons prendre en considération d’autres propriétés physiques, y compris le point de fusion des matériaux.
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Alors que le matériau se fond et se refroidit en quelques millisecondes, des changements localisés se vérifient sur la surface. La rugosité superficielle change, en créant les signes permanents qui sont le contenu du marquage : un code, un logo, un graphique.
Les changements de couleur apparaissent comme le résultat de formes différentes sur la surface. Pour le marquage laser de haute qualité, le blanc, le noir offrent les meilleurs contrastes.
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