Cas d’application de marquage laser : Gravure profonde sur acier inoxydable
Cas d’application de marquage laser : Gravure profonde sur acier inoxydable
Configuration : Laser fibre Chuangxin MFP-50W
La gravure profonde et le marquage standard sont deux choses différentes — le marquage standard ne fait que modifier la couleur de surface, tandis que la gravure profonde consiste à « creuser » une rainure en profondeur dans le matériau. L’acier inoxydable étant dur et très conducteur thermiquement, la gravure profonde est une application exigeante pour l’équipement et le processus.
I. Principe de la gravure profonde
La gravure profonde repose sur l’enlèvement de matière couche par couche par laser : les impulsions laser à haute densité d’énergie gazéifient, fondent et expulsent la surface de l’acier inoxydable couche par couche, formant une rainure en V ou en U.
Facteurs clés de contrôle :
- Haute puissance : Fournit une densité d’énergie suffisante pour gazéifier l’acier inoxydable
- Vitesse lente : Augmente le temps de séjour du laser par unité de surface
- Balayages multiples : La profondeur s’accumule couche par couche ; un seul passage ne suffit pas
- Basse fréquence : Énergie d’impulsion élevée, meilleure pénétration
II. Configuration de l’équipement
| Paramètre | Valeur |
| Laser | Laser fibre pulsé à modulation Q acousto-optique Chuangxin MFP-50W |
| Longueur d’onde | 1064 nm |
| Plage de fréquence de répétition | 45-170 kHz |
| Largeur d’impulsion | ~100 ns |
| Énergie par impulsion | 1-1,5 mJ |
| Refroidissement | Par air |
Le 50W est la « puissance idéale » pour la gravure profonde — énergie suffisante, bon rapport qualité-prix. Le 20W peut également faire de la gravure profonde, mais extrêmement lentement ; le 30W est juste suffisant ; le 50W permet d’équilibrer efficacité et profondeur.
III. Paramètres de référence
Paramètres de départ recommandés
| Paramètre | Valeur recommandée | Explication |
| Puissance | 80-95% | La haute puissance est la condition préalable à la gravure profonde |
| Vitesse | 150-400 mm/s | Vitesse lente pour accumuler l’énergie |
| Fréquence | 20-35 kHz | Basse fréquence pour augmenter l’énergie par impulsion |
| Espacement de remplissage | 0,05-0,1 mm | Pas besoin d’un espacement trop serré pour la gravure profonde, sinon risque de surchauffe |
| Mode de remplissage | Remplissage bidirectionnel / croisé | Le remplissage croisé donne un fond plus plat |
| Nombre de passages | 3-10 fois | La profondeur est déterminée par le nombre de passages |
Référence profondeur / nombre de passages
| Profondeur visée | Nombre de passages | Remarque |
| 0,1 mm | 3-5 fois | Gravure peu profonde, adaptée aux logos |
| 0,3 mm | 8-15 fois | Profondeur moyenne, adaptée aux marquages de moules |
| 0,5 mm | 20-30 fois | Gravure profonde, nécessite un refroidissement intermédiaire |
| 1,0 mm | 50+ fois | Très profonde, lente, recommandé de procéder en plusieurs fois |
IV. Points techniques clés
1. Gravure par couches
Ne pas graver d’un seul coup jusqu’au fond. La profondeur de chaque couche doit être contrôlée entre 0,05 et 0,1 mm, avec un intervalle de refroidissement entre les couches. Graver trop profondément en une seule fois peut entraîner :
- Accumulation de scories au fond
- Déformation par surchauffe des bords
- Décalage de la mise au point laser (variation de la distance focale due au changement de profondeur)
2. Compensation de la mise au point
À mesure que la profondeur de gravure augmente, la distance entre la surface du matériau et la lentille change. Pour une profondeur dépassant 0,3 mm, il est recommandé de refaire la mise au point toutes les quelques couches, ou d’utiliser un système de mise au point dynamique.
3. Soufflage d’air auxiliaire
La gravure profonde génère beaucoup de scories et de fumées. Il est fortement recommandé d’utiliser de l’air comprimé ou de l’azote pour souffler, afin de :
- Éliminer les scories pour éviter la refusion
- Refroidir la zone de travail et réduire la zone affectée thermiquement
- Protéger la lentille de champ de la contamination par les fumées
V. Caractéristiques de l’effet
- Profondeur : 0,1-1,0 mm, contrôlable
- Texture du fond : Mat, avec une légère texture
- Bords : Nets, avec une légère zone affectée thermiquement
- Couleur : Gris foncé à noir
- Résistance à l’usure : Excellente, le marquage en profondeur est presque impossible à user
VI. Précautions
- Limite du 50W en gravure profonde : Une profondeur supérieure à 1 mm nécessite un grand nombre de passages, avec une efficacité très faible. Si le client a besoin d’une profondeur supérieure à 1 mm, il est recommandé d’utiliser une puissance plus élevée (70W/100W) ou de recourir à la gravure mécanique
- Déformation thermique : Les tôles fines en acier inoxydable (< 1 mm) ne conviennent pas à la gravure profonde, elles se déforment facilement
- Pause de refroidissement : Après 5 à 10 passages, laisser la machine refroidir 30 secondes pour éviter la surchauffe du laser
- Protection de la lentille de champ : La gravure profonde produit beaucoup de fumées ; vérifier régulièrement que la lentille de champ n’est pas contaminée
- Limitations du matériau : L’acier inoxydable 304 donne de bons résultats en gravure profonde ; le 316, contenant du molybdène, est plus « dur » et plus difficile à graver
- Numéros / marquages de moules
- Poinçons d’outillage
- Plaques signalétiques en acier inoxydable gravées en profondeur
- Identifiants de vannes / raccords industriels
- Marquages de marque sur outils / instruments
- Identifiants permanents inviolables
VII. Scénarios d’application
Résumé : Avec un laser fibre de 50W, on peut atteindre une profondeur pratique de 0,3 à 0,5 mm sur l’acier inoxydable. Les points clés sont la gravure par couches + le soufflage d’air + la compensation de mise au point. Si le client n’a besoin que d’une gravure peu profonde (niveau 0,1 mm), 5 à 8 passages suffisent, avec un bon rapport efficacité-coût.
*La gravure profonde sollicite davantage l’équipement ; il est recommandé d’entretenir régulièrement le laser et la lentille de champ.*
