Grawerowanie laserowe metalu: anodowane aluminium, stal nierdzewna i nie tylko

Metal i lasery. Dwa słowa, które ekscytują makerów, gdy tylko usłyszą je razem. Kupiono grawerkę laserową, w mediach społecznościowych widać mnóstwo projektów z metalu, a teraz chcesz wygrawerować na kubku ze stali nierdzewnej czyjeś imię. Dobra wiadomość: metal można znakować za pomocą lasera hobbystycznego. Mniej dobra wiadomość: odpowiedź na pytanie „czy mój laser może grawerować metal?” brzmi: „to zależy od rodzaju metalu, typu lasera i od tego, co rozumiesz przez grawerowanie”.

Ten poradnik wyjaśnia, co lasery CO2 i diodowe do zastosowań hobbystycznych faktycznie mogą zrobić z metalem, które metale sprawdzają się najlepiej oraz jakie techniki to umożliwiają. Jeśli dopiero zaczynasz pracę z laserem, najpierw zapoznaj się z naszym poradnikiem grawerowania laserowego dla początkujących, a potem wróć tutaj.

Jak lasery hobbystyczne działają na metalu (fizyka)

Oto coś, czego większość początkujących nie zdaje sobie sprawy: lasery hobbystyczne w ogóle nie mogą grawerować surowego, niepowlekanego metalu.

Laser CO2 działa przy długości fali 10.6 mikrona w paśmie podczerwieni. Gdy wiązka trafia w polerowaną metalową powierzchnię, metal odbija większość energii z powrotem. To jak skierowanie latarki na lustro. Wiązka odbija się, zamiast zostać pochłonięta, więc z powierzchnią nic się nie dzieje. Twój laser CO2 o mocy 60W, który przecina sklejkę 6mm jak rozgrzany nóż masło, po prostu grzecznie odbija się od arkusza stali nierdzewnej.

Lasery diodowe (długość fali 445nm, te niebiesko-fioletowe) mają podobny problem. One również nie mogą grawerować surowej stali ani aluminium. Mają jednak pewną sztuczkę: mogą bezpośrednio znakować anodowane aluminium, odparowując cienką warstwę anodowanej powłoki.

Żaden z tych hobbystycznych typów laserów nie może ciąć metalu. Nawet cienkiej blachy. Nawet folii (no dobrze, z folią sprawa jest bardziej złożona, ale praktycznie rzecz biorąc — nie). Cięcie metalu wymaga lasera światłowodowego działającego przy długości fali 1064nm, którą metal faktycznie pochłania. Ceny małych hobbystycznych laserów światłowodowych zaczynają się od około $3,000 i rosną.

Co więc można zrobić? Właściwie całkiem sporo. Sztuka polega na pracy z powłokami, środkami i obróbką powierzchni, z którymi laser może wejść w interakcję.

Materiały premium

DRUKUJ. WYCINAJ. RZEŹB.

• Wiele formatów (SVG, DXF, PNG)
• Projekty przetestowane na maszynach
• Licencje komercyjne

Przeglądaj ponad 5000 projektów

Sponsorowane przez PrintCutCarve.com

Anodowane aluminium: łatwy początek

Jeśli chcesz znakować metal przy najmniejszej frustracji, zacznij tutaj. Anodowane aluminium to najbardziej przyjazna początkującym powierzchnia metalowa do pracy z laserami hobbystycznymi, a rezultaty wyglądają profesjonalnie przy minimalnym wysiłku.

Anodowanie to proces elektrochemiczny, który tworzy na aluminium cienką, twardą i kolorową warstwę tlenkową. Gdy laser trafia w tę warstwę, odparowuje kolorową powłokę i odsłania jasne, srebrne aluminium pod spodem. Nie grawerujesz samego metalu. Usuwasz powłokę, aby uzyskać kontrast.

Rezultaty są wyraźne, trwałe i świetnie wyglądają. Białe lub srebrne napisy i wzory na kolorowym aluminium są czyste i przyciągają wzrok.

Co można grawerować

Anodowane aluminium jest wszędzie, gdy zacznie się go szukać:

• Kubki termiczne i butelki na wodę (wiele kolorowych modeli jest anodowanych)
• Nieśmiertelniki i identyfikatory
• Puste wizytówki (dostępne z anodowaniem w różnych kolorach)
• Obudowy laptopów i telefonów
• Rękojeści narzędzi i etykiety urządzeń
• Tabliczki pamiątkowe i znamionowe

Który laser sprawdza się najlepiej?

Lasery diodowe są w rzeczywistości lepszym wyborem do anodowanego aluminium. Długość fali 445nm jest skutecznie pochłaniana przez kolorową warstwę anodowaną. Laser diodowy o mocy 5-10W radzi sobie z tym zadaniem bardzo dobrze.

Lasery CO2 również mogą znakować anodowane aluminium, ale rezultaty są zwykle mniej czyste. Dłuższa fala czasami pozostawia nieco bardziej chropowaty, matowy wygląd zamiast gładkiego, jasnego odsłonięcia aluminium. Ta metoda działa, ale preferowanym narzędziem jest tutaj laser diodowy.

Ustawienia dla anodowanego aluminium

Środki znakujące: CerMark, LaserBond i Enduramark

Tutaj zaczyna się robić naprawdę ciekawie. Środki znakujące pozwalają nanosić trwałe czarne oznaczenia na surowy, niepowlekany metal za pomocą lasera hobbystycznego. Działają zarówno z laserami CO2, jak i diodowymi.

Jak działają

Środki znakujące to pasty lub spraye na bazie ceramiki. Proces jest prosty:

1. Nałóż cienką, równą warstwę środka na metalową powierzchnię
2. Pozostaw do całkowitego wyschnięcia (zwykle od 5 do 15 minut)
3. Wygraweruj wzór przy dużej mocy i małej prędkości
4. Zmyj nadmiar środka wodą

Ciepło lasera łączy cząsteczki ceramiki z powierzchnią metalu, tworząc trwałe czarne połączenie. Niewypalony środek zmywa się bez problemu. Pozostaje ciemne, trwałe oznaczenie, którego nie da się zarysować, wyblaknąć ani zetrzeć podczas normalnego użytkowania.

Oznaczenie jest naprawdę trwałe. Wytrzymuje mycie w zmywarce, ekspozycję na warunki zewnętrzne i zwykłe użytkowanie. To nie farba leżąca na powierzchni. To materiał ceramiczny związany chemicznie z metalem.

Porównanie produktów

W tej kategorii dominują trzy główne produkty:

CerMark to oryginalna i najbardziej zaufana opcja. Jest dostępny w sprayu (LMM-6000) lub w paście (LMM-6000). Wersję w sprayu łatwiej nakładać równomiernie, ale koszt pokrycia jednego cala kwadratowego jest wyższy. CerMark zapewnia najbardziej konsekwentnie ciemne i równe oznaczenia na różnych metalach. Jest też najdroższy — mała puszka sprayu kosztuje około $30-40. Puszka wystarcza na dłużej, niż można się spodziewać, ponieważ środek nakłada się bardzo cienką warstwą.

LaserBond 100 to popularna alternatywa ze średniej półki cenowej. Występuje w postaci płynu, który można nakładać pędzlem lub natryskiwać. Rezultaty na stali nierdzewnej są bardzo zbliżone do CerMark, choć niektórzy użytkownicy zgłaszają nieco mniejszą powtarzalność na innych metalach. Jest tańszy i dostępny w większych ilościach, dlatego często wybiera się go do produkcji.

Enduramark to opcja budżetowa. Działa, szczególnie na stali nierdzewnej, ale jakość oznaczenia może być mniej równa niż w przypadku CerMark lub LaserBond. Jeśli dopiero zaczynasz i chcesz wypróbować znakowanie metalu bez dużej inwestycji, to rozsądny punkt wyjścia.

Wskazówki dotyczące nakładania

Równe warstwy mają kluczowe znaczenie. Jeśli warstwa jest zbyt gruba, środek nie połączy się prawidłowo z metalem. Jeśli jest zbyt cienka, oznaczenia będą nierówne i niepełne. W przypadku środków w sprayu trzymaj puszkę w odległości od 8 do 10 cali i nanieś cienką, równomierną mgiełkę. Dwie lekkie warstwy są lepsze niż jedna gruba. W przypadku środków nakładanych pędzlem użyj pędzla piankowego i nałóż cienką warstwę bez smug.

Przed rozpoczęciem pracy lasera pozwól środkowi całkowicie wyschnąć. Wilgotny środek daje nierówne rezultaty i może powodować rozpryskiwanie podczas przejścia lasera.

Najlepsze metale do środków znakujących

Środki znakujące najlepiej sprawdzają się na:

• Stali nierdzewnej (złoty standard tej techniki)
• Tytanie (doskonałe rezultaty, popularny wybór do biżuterii i narzędzi)
• Przedmiotach chromowanych (dobra przyczepność)
• Surowym aluminium (działa, ale kontrast jest mniejszy niż na stali)

Na mocno polerowanych lub bardzo gładkich powierzchniach działają mniej niezawodnie. Delikatne przeszlifowanie papierem ściernym o ziarnistości 400 przed nałożeniem może poprawić przyczepność na metalach o lustrzanym wykończeniu.

Metale malowane i powlekane

Środki znakujące nie zawsze są potrzebne. Wiele metalowych przedmiotów ma już powłokę, którą można usunąć laserem, aby utworzyć kontrast.

Kubki i butelki malowane proszkowo są bardzo popularne przy personalizacji. Laser usuwa kolorową powłokę proszkową, odsłaniając znajdującą się pod nią stal nierdzewną. Proces jest identyczny jak przy grawerowaniu anodowanego aluminium: usuwasz powłokę, a nie znakujesz sam metal. Ustawienia są podobne do tych dla anodowanego aluminium, ale mogą wymagać nieco większej mocy, ponieważ powłoka proszkowa jest zwykle grubsza niż anodowanie.

Malowane metalowe szyldy działają tak samo. Metalowe szyldy w stylu vintage z malowaną powierzchnią świetnie nadają się do grawerowania laserowego. Farba schodzi czysto, a odsłonięty metal tworzy przyjemny kontrast, szczególnie na szyldach z ciemnym kolorem farby.

Powlekane powierzchnie narzędzi to kolejna możliwość. Wiele narzędzi ręcznych i noży użytkowych ma wykończenie z czarnego tlenku lub farby, które można czysto usunąć laserem — idealne do dodawania numerów seryjnych, logotypów lub oznaczeń własności.

Mosiądz, miedź i inne metale

Poza aluminium i stalą makerzy często pytają o inne metale. Krótka odpowiedź: im bardziej błyszczące powierzchnie, tym trudniej.

Mosiądz

Środki znakujące działają na mosiądzu, ale rezultaty są mniej powtarzalne niż na stali nierdzewnej. Oznaczenie jest zwykle jaśniejsze i może wyglądać bardziej szaro niż czarno. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, delikatnie przeszlifuj powierzchnię mosiądzu, aby usunąć połysk, nałóż CerMark (spośród trzech głównych produktów najlepiej sprawdza się na mosiądzu) i użyj większej mocy oraz mniejszej prędkości niż w przypadku stali.

Na mosiądzu pokrytym patyną lub postarzanym czasami można znakować bez środków. Laser usuwa ciemną patynę, odsłaniając jaśniejszy mosiądz pod spodem, podobnie jak działa na metalach malowanych.

Miedź

Miedź jest jednym z najtrudniejszych metali do obróbki laserami hobbystycznymi. Jest niezwykle odblaskowa zarówno dla długości fal CO2, jak i diodowych, a także szybko przewodzi ciepło, odprowadzając energię z obszaru znakowania. Środki znakujące mogą działać na miedzi, ale potrzebna będzie maksymalna moc i bardzo mała prędkość. Rezultaty są często jaśniejsze i mniej równe niż na stali.

Jeśli miedź jest ważnym elementem oferty, to jeden z obszarów, w których inwestycja w laser światłowodowy zaczyna mieć sens finansowy.

Złoto, srebro i metale szlachetne

Środki znakujące mogą dawać rezultaty na niektórych stopach złota i srebra, szczególnie na złocie o niższej próbie i srebrze sterlingowym. Rezultaty znacznie różnią się w zależności od składu stopu. Jeśli rozważasz znakowanie biżuterii laserem, wykonaj wiele testów na elementach odpadowych przed przyjęciem zamówienia od klienta. Ryzyko jest większe, gdy surowiec kosztuje $50+ za sztukę.

Ogólna zasada

Im bardziej błyszczący i odblaskowy metal, tym trudniej go znakować. Wykończenia szczotkowane lub matowe pochłaniają więcej energii niż lustrzane. Jeśli wybierasz półfabrykaty specjalnie do znakowania laserowego, zawsze, gdy to możliwe, wybieraj wykończenie satynowe lub szczotkowane zamiast polerowanego.

Tabela ustawień

To wartości początkowe. Grubość metalu, rodzaj powłoki, marka środka i konkretny laser wpływają na rezultaty. Zawsze najpierw wykonaj test.

Kwestie bezpieczeństwa

Znakowanie metalu wiąże się z kilkoma zagrożeniami, których nie ma przy drewnie i skórze. Należy traktować je poważnie.

Opary ze środków znakujących

Środki znakujące uwalniają opary, gdy aktywuje je laser. CerMark i podobne produkty zawierają tlenki metali oraz cząsteczki ceramiczne. Choć producenci twierdzą, że przy prawidłowej wentylacji są bezpieczne, „prawidłowa wentylacja” oznacza rzeczywisty system wyciągowy odprowadzający powietrze na zewnątrz, a nie tylko otwarte okno. Uruchom wentylator wyciągowy na cały czas znakowania i jeszcze przez kilka minut po jego zakończeniu.

Jeśli używasz środków znakujących przy produkcji na większą skalę, rozważ noszenie respiratora przeznaczonego do ochrony przed oparami metali (filtr P100) dodatkowo do korzystania z systemu wyciągowego.

Odblaskowe powierzchnie

To słusznie budzi obawy. Metal odbija światło lasera, a odbita wiązka może uszkodzić optykę lasera, trafić w ramę maszyny lub potencjalnie wydostać się poza obszar roboczy. Lasery CO2 są bardziej podatne na ten problem, ponieważ tor wiązki obejmuje lustra, które może uszkodzić odbita energia.

W praktyce ryzyko jest największe przy idealnie płaskim, lustrzanie polerowanym metalu. Zakrzywione powierzchnie (kubki, butelki) rozpraszają odbicie. Powierzchnie anodowane i powlekane pochłaniają większość wiązki. Środek znakujący pochłania wiązkę w miejscu nałożenia.

Aby ograniczyć ryzyko: unikaj pracy laserem na lustrzanie polerowanym, surowym metalu, upewnij się, że tor wiązki lasera jest prawidłowo wyrównany, i nigdy nie pochylaj się nad obszarem roboczym podczas pracy lasera.

Ochrona oczu

Zawsze noś okulary ochronne do lasera z oznaczeniem odpowiednim dla konkretnej długości fali. Dotyczy to każdej pracy z laserem, ale odblaskowa natura metalu sprawia, że jest to szczególnie ważne. Odbita wiązka od błyszczącej powierzchni może dotrzeć do oczu pod nieoczekiwanym kątem. Nasz poradnik błędów przy grawerowaniu laserowym szczegółowo omawia ogólne zasady bezpieczeństwa.

Wentylacja przy metalach powlekanych

Podczas usuwania farby lub nieznanych powłok z metalu opary mogą zawierać związki, których nie chcesz wdychać. Zawsze zapewniaj wydajną wentylację wyciągową, a jeśli nie masz pewności co do składu powłoki, podczas pierwszego testu użyj respiratora.

Co jeszcze można znakować?

Znakowanie metalu otwiera całą kategorię produktów, których większość właścicieli laserów hobbystycznych nie bierze pod uwagę. Personalizowane kubki ze stali nierdzewnej to sprawdzony produkt sprzedażowy. Niestandardowe nieśmiertelniki i tabliczki identyfikacyjne można szybko produkować i dobrze sprzedają się na targach rękodzieła. Grawerowane narzędzia i noże są niezapomnianymi prezentami. Wizytówki z anodowanego aluminium wyglądają profesjonalnie i wyróżniają się wśród papierowych.

Jeśli chcesz poznać inne materiały, nasz poradnik grawerowania skóry laserem omawia kolejny materiał, który dobrze pasuje do procesu pracy obejmującego znakowanie metalu. Wielu makerów oferuje personalizację zarówno metalu, jak i skóry, ponieważ grupy klientów w dużej mierze się pokrywają.

Jak zacząć

Zacznij od anodowanego aluminium. To najłatwiejszy, najbardziej wyrozumiały i najtańszy sposób na rozpoczęcie znakowania metalu. Kup online pakiet anodowanych aluminiowych nieśmiertelników lub pustych wizytówek (są tanie), wykonaj kilka testów, aby precyzyjnie ustawić parametry, i działaj dalej.

Gdy nabierzesz wprawy w pracy z powierzchniami anodowanymi, kup puszkę CerMark lub LaserBond i spróbuj znakować stal nierdzewną. Krzywa uczenia się jest nieco bardziej stroma, ponieważ nakładanie środka dodaje kolejny etap, ale rezultaty są tego warte. Trwałe czarne oznaczenie na polerowanej stali nierdzewnej wygląda niesamowicie.

Znakowanie metalu laserem hobbystycznym jest jak najbardziej wykonalne. Wymaga jedynie zrozumienia, co maszyna może, a czego nie może zrobić, a następnie pracy w ramach tych ograniczeń. Makerzy, którzy opanują tę technikę, często zyskują linię produktów, z którą większość konkurentów nie może się równać, ponieważ uznali, że metal jest poza ich zasięgiem.