- Гравировка металла
- Способы гравировки металла
- Ручная гравировка
- Механическая гравировка
- Лазерная гравировка
- Химическое травление
- Преимущества лазерной гравировки
- Цветная гравировка металла
- Какие металлы можно гравировать лазером?
Гравировка металла
Гравировка металла — это процесс обработки, при котором специализированный инструмент удаляет материал, создавая на поверхности металла рисунки, узоры и текстовую информацию.
Это метод субтрактивного производства, который включает контролируемое истирание или резание, осуществляемое механическими станками или аппаратами с числовым программным управлением (ЧПУ). В результате получаются рельефные метки, обладающие высокой стойкостью и визуальной четкостью. Гравировка металла находит применение в различных отраслях, включая производство декоративных изделий, вывесок, огнестрельного оружия, печатных форм и промышленной оснастки.
Для нанесения изображений на поверхность различных материалов также применяются данные технологии:
- УФ-печать;
- сублимация;
- металлография;
- термоперенос;
- алюмаджет;
- тампопечать;
- алюмамарк;
- гравертон;
- шелкография.
Способы гравировки металла
Гравирование металлов можно делать с помощью различных методов, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и области применения. Несколько основных техник нанесения гравировки на металл:
Ручная гравировка
Ручная гравировка — это традиционный способ нанесения на металл изображений и надписей, который используется и по сей день. Ручная гравировка это трудоемкий и дорогой процесс, который подходит для изготовления только штучных изделий, а не массового производства. Метод используется для создания предметов, украшенных необычными узорами или каллиграфией, которую сложно выполнить с помощью других техник.
Рис. 1. Ручной метод нанесения гравировки на металл
Механическая гравировка
При машинной гравировке используются автоматизированные инструменты, такие как:
- станок с вращающейся фрезой;
- алмазные иглы с напылением;
- пескоструйная гравировка;
- бормашина.
Алмазная гравировка
Используется фреза с алмазным покрытием для гравировки на изделиях из стекла, зеркалах, часах и ювелирных изделиях. В отличие от таких методов, как лазерная гравировка или химическое травление, которые испаряют материал с поверхности, алмазная гравировка делается за счет физического удаления материала инструментом с алмазным наконечником.
Пескоструйная гравировка
Пескоструйная гравировка по металлу — это метод, в котором используются абразивные материалы, такие как песок и оксид алюминия. Абразивные частицы подаются на поверхность металла, избирательно разрушая ее, создавая желаемую гравировку. Операторы контролируют глубину и детализацию, регулируя такие параметры, как давление, угол и расстояние пескоструйного сопла.
Фрезерная гравировка
Вращающиеся режущие инструменты, называемые концевыми фрезами, выборочно удаляют материал для создания гравировки. Процесс начинается с цифрового проектирования и программирования, за которым следуют выбор материала, крепления и инструмента. Во время фрезерования режущий инструмент следует запрограммированной траектории, создавая гравировку с определенной глубиной и шириной. Для фрезерной гравировки нужен станок с фрезой конического типа. Получаются четкие и глубокие узоры. Используется также для нанесения ротационной гравировки с вращающейся фрезой.
Рис. 2. Механическая гравировка на металлических табличках
Лазерная гравировка
Лазерная гравировка использует технологию абляции или испарения материала с поверхности заготовки для создания рисунков, надписей, штрих-кодов и других изображений. Гравировка лазером наносится с помощью сфокусированных лучей света, а не физического воздействия.
Аппараты с твердотельными и волоконными излучателями чаще всего используются для нанесения гравировки на металл. СО2-лазеры также могут применяться при работе с металлом, но только в сочетании с аэрозолями и пастами. В таких установках излучение формируется в газовой среде: смеси углекислого газа, гелия, азота.
Лазерная гравировка применяется в брендировании товаров: нанесение логотипов на сувениры и подарки, изготовление наград — медалей и кубков, нанесение технической информации на приборы. Технология используется для изготовления штампов, печатей, незаменима в ювелирном деле, аэронавтике и медицине. Метки лазера используются также для отслеживания деталей, таких как штрих-коды, QR-коды, уникальные идентификаторы устройств (UDI) и серийные номера. Макет для гравировки на металле может быть растровым и векторным.
Растровая гравировка — это метод нанесения изображений с помощью множества мелких точек. Эти точки различаются по плотности и расстоянию. Эта техника подходит для воспроизведения детальных фотографий, сложных художественных произведений и узоров на металлических поверхностях.
Векторная гравировка про точность и тонкость линий. Этот метод предполагает плавное и точное движение лазерного луча по заранее заданному шаблону. Вместо точек векторная гравировка создает изображения с помощью непрерывных линий.
Рис. 3. Лазерная гравировка на металлическом ноже
Химическое травление
Химическое травление делается за счет кислоты или химических веществ для выборочного удаления материала с поверхности металла. Химическое травление сводит к минимуму количество отходов, поскольку в процессе удаляется немного материала. Технология используется для мелких деталей, где даже незначительный мусор может повлиять на стоимость и производительность, таких как электронные компоненты, механические детали и часовые механизмы.
Все технологии не только повышают производительность, но и позволяют создавать сложные и долговечные изображения на металлических поверхностях.
Преимущества лазерной гравировки
- Высокая точность: Лазерная гравировка металла точно наносит сложные и тонкие детали на металлические поверхности. Лазерный луч управляется компьютером, что позволяет точно контролировать глубину и положение каждой детали;
- Бесконтактный процесс: В отличие от механических методов гравировки, лазерная технология является бесконтактным процессом. Это означает, что между гравировальным инструментом и металлической поверхностью нет физического контакта. Это снижает риск повреждения материала и минимизирует износ оборудования;
- Универсальность: Лазерная гравировка может использоваться на широком спектре металлов, включая сталь, алюминий, латунь, медь и другие. Она подходит как для черных, так и для цветных металлов, что делает ее универсальным выбором для различных сфер;
- Скорость и эффективность: Лазерный луч способен быстро удалять материал, обеспечивая высокую производительность. Возможности автоматизации лазерных гравировальных систем позволяют снизить трудозатраты и увеличить производительность.
- Долговечность и стойкость: Процесс гравировки приводит к физическому изменению поверхности металла, что позволяет маркировке выдерживать жесткие условия окружающей среды, включая воздействие экстремальных температур, влаги и абразивного воздействия.
Плоская гравировка — это самый простой вариант гравировки, выполняемый на плоских поверхностях и имеющий минимальную глубину. Стандартная глубина, на которую выполняется лазерная гравировка металла, составляет 0,003-0,005 дюйма.
Цветная гравировка металла
Цветная гравировка на металле — это процесс получения спектра цветов, которые проявляются в результате интерференции света в оксидной пленке на поверхности металла. Чтобы добиться желаемого оттенка и насыщенности цвета, необходимо тщательно соблюдать баланс.
Процесс возможен только на определенных металлах, которые от природы склонны к окислению. Следующие металлы хорошо подходят для данного
- Никель;
- Титан;
- Нержавеющая сталь;
- Цирконий;
- Алюминий;
- Серебро.
Длительность воздействия лазерного луча на металл является решающим фактором, определяющим получаемый цвет. Более длительное время облучения позволяет получить более глубокие и насыщенные цвета.
Толщина гравируемого металла также влияет на получаемые цвета. Толстые металлы могут давать другие цвета по сравнению с более тонкими из-за различий в характеристиках оксидной пленки.
Толщина оксидной пленки на поверхности металла является критическим фактором. Различия в толщине пленки могут привести к отчетливым цветовым вариациям, что позволяет проявить творческий подход.
Чтобы проиллюстрировать сложность цветной гравировки на металле, рассмотрим пример. На титановой пластине была получена гравировка фиолетового цвета при следующих параметрах:
- Длительность импульса: 80 наносекунд;
- Скорость луча: 24 мм/с;
- Частота импульсов: 95-100 кГц;
- Мощность излучения: 4,5 Вт.
Тщательно подобранные параметры позволили получить фиолетовый оттенок, регулировка параметров дает возможность получать разные варианты цветов и оттенков.
Рис. 4. Цветная гравировка лазером на металле
Какие металлы можно гравировать лазером?
Некоторые металлы легче поддаются гравировке, чем другие. Однако лучше выбирать более мягкие металлы, так как их легче гравировать и контролировать, например сталь, латунь, серебро, золото, никель, алюминий и титан.
Алюминий
Алюминий является универсальным металлом, пригодным для широкого спектра применений, от промышленного использования до изготовления предметов искусства.
На нем получаются яркие и четкие изображения, даже на изделиях неправильной или сложной формы.
Гравировка на алюминии эстетически привлекательна и долговечна, способна выдерживать высокие температуры и обработку поверхности без повреждений.
Рис. 5. Гравировка алюминия
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь сложнее поддается гравировке по сравнению с другими металлами. Этот материал ценится в первую очередь за коррозионную стойкость и прочность. Характеристики стали зависят от соотношения хрома и молибдена в составе стального сплава.
Для гравировки нержавеющей стали требуется шпиндель с цанговым зажимом, который повышает жесткость, давая более чистые и глубокие резы с минимальным количеством отходов.
Лазерная гравировка на нержавеющей стали может приводить к удалению защитного покрытия, поэтому производители выбирают в качестве альтернативного метода лазерный отжиг.
Латунь
Толстые изделия из латуни толщиной от 10 до 15 мм плохо поддаются гравировке лазером. Для получения видимой и контрастной гравировки на латуни рекомендуется заполнять гравировку краской.
Рис. 6. Гравировка на латуни
Серебро, золото и олово
Серебро, золото и олово — относительно мягкие и податливые металлы, поэтому с ними легко работать. Они используются для различных видов гравировки, в том числе для изготовления ювелирных украшений.
Для качественных результатов используется технология алмазной гравировки, позволяющая выполнять глубокие прорези в этих материалах с помощью оборудования, аналогичного тому, которое используется для резки латуни.
При работе с серебром, золотом и оловом охлаждающие жидкости чаще всего не требуются.
