Twardy metal, najczęściej węglik wolframu, można bardzo dobrze znakować impulsowymi laserami światłowodowymi. W przeciwieństwie do wielu stali, gdzie podczas wyżarzania często powstaje ciemniejszy ślad tlenkowy, znakowanie na twardym metalu jest zwykle jaśniejsze, aż białawe, i bardzo kontrastowe. Szczególnie w trybie matowienia. Kontrast wynika przede wszystkim ze zmiany mikrostruktury, a niekoniecznie z głębokiego ubytku materiału.
Znakowanie laserowe jest w przypadku twardego metalu bardzo efektywne także dlatego, że ekstremalna twardość znacząco ogranicza klasyczne grawerowanie mechaniczne i utrudnia również znakowanie mikroudarowe (zużycie grotu, mniejsza głębokość, wyższe ryzyko uszkodzenia krawędzi). Dlatego laserem często znakowane są przede wszystkim narzędzia skrawające z twardego metalu, takie jak wiertła, a także np. pierścienie.
Metody značení tvrdokovu laserem
Laserové značení tvrdokovu využívá několik laserových postupů: matování, žíhání a gravírování.
- Laserové matování (frosting) povrch wolframu jen lehce zdrsní a vytvoří jemnou mikrostrukturu s matným světlým vzhledem. U tvrdokovu jde o velmi praktický režim, protože umí vytvořit vysoký kontrast bez výrazného odebírání materiálu a s menším rizikem tepelného ovlivnění.
- Laserové žíhání (annealing) pracuje s ohřevem povrchu a změnou/oxidací tenké vrstvy. U tvrdokovu bývá výsledná stopa často světlejší než u ocelí; v praxi se proto pro zvýšení čitelnosti často kombinuje žíhání s jemným matováním nebo se ladí parametry tak, aby vznikla stabilní kontrastní povrchová textura.
- Laserové gravírování odebírá materiál do hloubky. U tvrdokovu obvykle vyžaduje vyšší energii na plochu a/nebo více průchodů, a je vhodné pečlivě hlídat tepelný příkon kvůli riziku mikrotrhlin a ovlivnění pojiva.
Odpowiedni typ lasera
Do znakowania twardych metali najczęściej stosuje się impulsowe lasery światłowodowe o długości fali około 1064 nm. W praktyce wybiera się je przede wszystkim dlatego, że zapewniają wysoką intensywność szczytową, stabilny proces i dobre wyniki na twardych materiałach metalowych (w tym WC‑Co).
CO₂ lasery (10,6 µm) se na čistý tvrdokov používají spíše výjimečně, typicky jen ve specifických aplikacích nebo při značení povlaků, které CO₂ dobře absorbují. Pro extrémně jemné detaily lze uvažovat i o UV laserech. V průmyslovém značení tvrdokovů však nejčastěji dominuje pulzní fiber (u náročných aplikací často MOPA kvůli širším možnostem nastavení pulzu).
Z hlediska opakovatelnosti se doporučuje galvanometrická hlava (skener) s přesným řízením parametrů a u nástrojů s proměnlivou geometrií také spolehlivé řešení fokusace.
Zalecane parametry
Przy laserowym znakowaniu twardych metali (WC‑Co) zwykle dąży się do uzyskania kontrastowego śladu powierzchniowego, jednocześnie kontrolując dopływ ciepła, aby nie powstawały mikropęknięcia ani degradacja spoiwa Co.
- Moc: przy standardowym znakowaniu identyfikacyjnym często zaczyna się od niższych wartości (ok. 10–20 W) i dostraja prędkość oraz częstotliwość. Dla wyraźniejszego śladu i na trudnej powierzchni zwykle trzeba zwiększyć moc (ok. 20–50 W).
- Prędkość skanowania: dla jasnego znakowania powierzchniowego zazwyczaj wybiera się wyższe prędkości (ok. 600–1000 mm/s), dla wyraźniejszego śladu pracuje się wolniej (ok. 150–400 mm/s).
- Częstotliwość impulsów: często sprawdza się zakres średni do wyższego (ok. 40–100 kHz), ponieważ rozkłada energię na większą liczbę impulsów i ogranicza piki temperatury.
- Długość impulsu: w przypadku MOPA typowo ustawia się impulsy krótkie do średnich, rzędu kilku do kilkudziesięciu ns, aby uzyskać ostrzejsze krawędzie i kontrolować wpływ cieplny.
- Liczba przejść: zwykle wystarcza 1 przejście, dla uzyskania większego kontrastu stosuje się 2 do 3 przejść z niższą mocą.
- Raster: dla jednolitej powierzchni i stabilnego kontrastu często stosuje się mniejszy odstęp (ok. 0,02–0,05 mm); zbyt gęsty raster zwiększa lokalną akumulację ciepła.
- Fokus/defokus: na płaskiej powierzchni warto ustawić dokładny fokus, a przy nierównych narzędziach pomaga niewielka defokusacja (ok. +0,1 do +0,3 mm) w celu wyrównania gęstości energii i ograniczenia „hot‑spotów”.
Jako orientacyjne ustawienia wyjściowe do testów można zastosować np. 150 mm/s, 40 kHz, raster 0,05 mm przy niższej mocy, a następnie stopniowo dostrajać je pod wymagany kontrast.
Konkretne ustawienia optymalne mogą się znacząco różnić w zależności od ziarnistości WC, zawartości Co, powłoki (TiN/TiAlN/Al₂O₃) oraz chropowatości powierzchni, dlatego parametry warto zawsze zweryfikować na próbce z danej serii.