[发明专利]用于冶金板材的激光标刻系统、标刻方法、批次检测方法

说明书

本发明公开了一种用于冶金板材的激光标刻系统、标刻方法、批次检测方法，激光标刻系统包括激光模块、光学模块及水冷装置，激光模块包括激光发生器和控制单元，激光发生器为非脉冲激光器；光学模块包括振镜、场镜；水冷装置被配置为对激光发生器和/或光学模块进行降温；在控制单元的控制下，激光发生器以预设的频率向振镜发射预设输出功率的激光，振镜用于反射激光使其到达场镜，场镜用于使透过其的激光聚焦，进而到达刻印区域的激光使置于刻印区域的冶金板材表面显现刻印内容，刻印内容相对于冶金板材表面呈凸起状和/或凹陷状。本发明能够利用非脉冲激光器在冶金板材上准确清晰地刻印文字或图案，效率高，效果好。

技术领域

本发明涉及激光技术应用领域，尤其涉及一种用于冶金板材的激光标刻系统、标刻方法、批次检测方法。

背景技术

随着国内激光器的研发技术和生产制造能力的提升，激光器的质量水平有所提升，激光器的应用领域也在相应地拓展，同时，各个领域内的应用范围也在不断扩大。现在，随着冶金企业两化融合发展，冶金冶炼企业逐渐产生了产品溯源和物料码标识的需求，亟待解决对冶金冶炼热钢坯或钢材进行快速打标、雕刻物料码等难题，以便实现产品生产过程平台化自动化管理。

传统冶金标刻，一般采用化学腐蚀、油墨喷码、铝粉喷涂、机械雕刻以及机械冲压等方法，但这些方法存在性能差、精度低、图形单一、成本高且耗时长的问题，尤其是化学腐蚀方法还会造成污染，这些都不利于产品生产的自动化管理。

随着冶金行业的标刻需求不断增加，激光标刻应运而生，其具有标记速度快、运行成本低、无污染等特点。目前，对冶金板材的激光标刻还停留于脉冲激光器。但由于脉冲激光器的功率很小，所以只有当脉冲激光在冶金板材上慢速移动时，才能形成深度且连续的刻印，可这同时也会导致板材上的某些位置被重复刻印，从而使得刻印效果不佳，并且，慢速移动直接导致标刻时间长、效率低，根本无法达到工业生产中工艺过程时间的要求。但若使用千瓦级大功率连续激光器进行激光标刻，又会产生以下缺陷：

一、发射的激光拥有集中且连续的高能量，很难实现对激光速度及能量的控制，从而造成刻印不可控制，比如，加工过程中伴随的热效应容易对待加工的冶金板材产生不利损伤；

二、由于发射的连续激光能量太大，当激光束打到金属表面瞬间，会在金属表面形成坑，造成部分金属熔化，甚至是金属飞溅，这将导致待加工的冶金板材上出现不均匀的图案，无法保证基础线条的刻印，还会造成冶金板材的整洁度下降，影响冶金板材的品质，使得后续工作中还需对冶金板材进行抛光处理，并且金属飞溅还会直接影响损坏场镜而影响标刻效果。

所以一直以来，业界都认为千瓦级大功率的连续激光器不能作为激光标刻系统的一部分而使用，而是将其应用在对钢材切割和焊接需求中。

另外，在激光标刻过程中还需解决的问题是高热环境对激光器和相关设备的影响。目前，为降低高热环境的影响，往往在激光器光源位置处安装冷却装置，即安装水冷套、热管散热器、风冷散热器，但是普通的水冷散热器需要有冷却水循环流通系统，对于分体式标刻系统而言，就需要进行复杂的水冷散热器回路设计，或者是分别设计循环水系统，这样就会出现设计和配套繁琐的问题，同时增加了成本。

随着激光标刻技术的发展，除了实现基础性的激光标刻（logo、字、二维码等）需求以外，还产生了标刻不同颜色的需求。为了实现彩色标刻，现有技术通过在金属表面形成不同厚度的氧化膜，以得到具有彩色效果或彩色图案，但这就要求待加工的金属应当在氧化前和氧化后的颜色为不同，否则将无法实现彩色刻印，这在很大程度上限制了彩色刻印的普及。

综上，现在需要一种通过使用千瓦级大功率的连续激光器以实现在冶金板材上精准标刻的技术方案。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种用于冶金板材的激光标刻系统、标刻方法、批次检测方法，能够在冶金板材上准确清晰地刻印文字或图案，技术方案如下：