ファイバーレーザーマシンによる金属彫刻とマーキング

生産ライン用金属刻印機 

Laserax社製の機器は、生産ラインにすぐに統合できるターンキーマーキングソリューションです。手動で設置するか、または完全に自動化しており、レーザーの安全性、ダスト抽出、バーコード検証、リモートサポートが含まれます。 

 

手動設置レーザーマーカー 

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  フレックスワークステーション

  フレックスは自動化が最も少なく、一番単純なターンキーマシンですが、最小限のアップグレードでいつでも自動化できます。高速マーキングが重要でない場合や、部品の設置がマーキング時間全体のごく一部である場合に最適です。

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  ロータリーテーブルワークステーション

  サイクルタイムへの部品の設定の影響を最小限に抑えるために設計したこの設備は、ロータリーテーブルを使用して複数の操作を同時に行うことができます。オペレーターは、部品の設置と回収、テーブルの回転トリガー、レーザーマーキングの開始を行うことができます。 

  
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全自動レーザーマーカー 

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  ロータリーテーブルマシン

  厳しい要件下で、ボトルネックを防ぐカギは隙間時間でマーキングすることです。この機器ではロータリーテーブルを使ってそれを実現可能にします。ロボットアームが部品を設置している間に、同時に別の部品をマーキングします。

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  オープンエアー機器

  ステーション間で部品を移動し、マーキング中に保持するオープンエアー設計を選択すれば、複数の作業に使用するロボットを活用できます。この設計により、複数の部品や空洞形成を容易にサポートします。

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  ドアマシン 

  フレキシブルなドアマシン設計により、任意の場所にマーキングでき、ロボットアームで任意の方向から部品を設置することができます。これらのマシンは、マーキング操作中にロボットが他の タスクを実行する必要がある場合に最適です。

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  コンベア設備  

  コンベア設備により、コンベアで発生するすべてのタイプの位置変化を把握できます。その場で、またはコンベアが品質管理、バンドル、重み付けなどの他の工程が原因で停止している間に、部品にマーキングすることができます。

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金属マーキングにファイバーレーザーマシンを選択する理由は？

 

マーキングできる金属

金属の種類によって、光の吸収と熱の伝導が異なります。このように、お客様の用途に適したレーザー刻印機を選択するには、金属部品が要となります。

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  アルミニウム

  アルミニウム表面は熱伝導率が高いため、ファイバーレーザーを使って高速用途向けの高温マーキングを行うことができます。レーザーエッチングが最も速い処理であるのに対し、レーザー彫刻は最も耐性があります。

  アルミニウム380と6061が最も一般的なレーザーマーキング合金ですが、すべてのタイプのアルミニウムにマーキングすることができます。これにはダイカスト、汎用アルミニウム、純アルミニウム、アルマイトが含まれます。

  アルミニウム部品：ダイカスト、コイル、押出成形、ビレット、インゴット、大鋳型、圧延スラブなど

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  鋼

  鋼は他の金属よりも長いマーキング時間が必要な硬い素材です。ただし、黒いマークの代わりに白いマークを作成するなら、マーキング速度を上げることができます。ほとんどのタイプの鋼では、白いマークは母材の鋼の色と対照的です。

  高速マーキングに関しては、レーザーエッチングが鋼表面に対して最適な処理となります。最も耐性のあるマーキングを行うには、レーザー彫刻を使用する必要があります。耐腐食性を高めるために、レーザーアニールで表面の下にマークを生成します。アルマイト鋼、炭素鋼、金型鋼など、あらゆる鋼合金にレーザーマーキングできます。

  鋼部品：サスペンションスプリング、ブレーキパッド、コイル、ビレット、プレート、パイプ、チューブ、シートスチールなど

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  ステンレス鋼

  レーザーマーキングは、304や316のグレードのステンレス鋼をマーキングする際に最もよく使用されますが、どのグレードのマーキングにも使用できます。ステンレス鋼に適したマーキング方法は、金属表面上の酸化クロム層を保護することができるレーザーアニールです。その結果、高品質なマーキングを行うことができ、表面の錆の発生を防ぎます。

  ステンレス鋼には高出力レーザーは必要ありません。これは、レーザーアニールが他のマーキングプロセスよりも低出力で機能するためです。

  ステンレス鋼部品：燃料タンク、排気、サスペンション、その他自動車部品

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  アルマイト

  アルマイトにマーキングする場合は、加工前のアルミニウム（アルマイト処理前）またはアルマイトの層（処理後）にマーキングできます。いずれの場合も、腐食や研磨摩耗に対する部品の自然な耐性が維持されます。

  レーザー彫刻機は、加工前のアルミニウムに深い刻印を彫り、アルマイト処理後の刻印の可読性を確保します。あるいは、レーザーエッチングマシンは、酸化被膜に高品質のマークを迅速にエッチングします。

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  マグネシウム

  マグネシウムは他の金属に比べて密度が低いため、軽量化が必要な部品に使用されます。レーザーマシンは、マグネシウムやマグネシウム合金をエッチングするように特別に設定することができます。素材の一部が表面から除去され、白黒の高コントラストのマークが生成されます。

  マグネシウム部品：ステアリングホイール、トランスミッションケース、エンジンケーシング、エンジンブロック、その他の自動車部品、マグネシウムインゴット、バンドル、ビレット、ギアボックス、スラッグ、ダイカスト。

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  鉛

  鉛や鉛合金は熱伝導率が低いため、レーザーマーキングで発生した熱のほとんどが表面に残ってしまいます。また、鉛素材は溶融温度が低いため、レーザーが局所的な表面にマークを誘発しやすいという特徴があります。このような理由により、鉛のエッチングに必要なエネルギー量は他の金属よりも低くなります。

  鉛部品の例：芯付きスティック陽極、インゴット、カウンターウェイト

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  亜鉛

  亜鉛は耐食性が必要な用途だけでなく、ダイカストにも使われます。レーザーエッチングは、亜鉛部品に高コントラストを生成する唯一のレーザーマーキングプロセスです。真鍮などの亜鉛合金にも問題なく使用できます。

  亜鉛部品の例：インゴットバンドル、大型ブロック、ダイカストインゴット、陽極インゴット、スラブ、ダイカスト、自動車部品など

仕組み：金属のマーキング向けレーザープロセス

マシンをご購入いただいた場合、すでに当社のエキスパートによって特定のマーキングプロセスが設定されています。その設定は、主にマーキングされる金属に基づいています。今後の用途に向けて、同じマシンを異なる金属にマーキングするよう設定することができます。 

マシンの設定はレーザーパラメーターに依存します。変更可能なパラメーターの例には、レーザー出力、移動速度、パルスの継続時間、レーザー通過数があります。これらの設定によって発生する可能性のあるマーキングプロセスを以下に挙げます。

レーザーエッチング 

金属エッチングマシンは可能な限り最速のマーキング速度を実現します。例えば、Laseraxはアルミニウム部品の高品質なデータマトリクスコードをわずか1.40秒でエッチングすることができます（10 x 10mmの16 x 16DMCの場合。アルミニウムのマーキング速度の詳細については、こちらを参照してください）。 

この処理は、表面処理、腐食、または摩耗や亀裂に対する耐性を高める必要がない限り、ほとんどの用途に最適です。そのような場合は、マーキングまたはアニールの方が適しています。 

レーザーエッチング可能な対象：鋼、アルミニウム、アルマイト、鉛、マグネシウム、亜鉛

レーザー彫刻 

レーザー彫刻機は、摩耗やほとんどの表面処理に耐えられる深さのマーキングを生成します。 この処理で金属を彫刻すると、生産プロセスの早い段階でトレーサビリティを実装できます。金属レーザー彫刻の例として、VINマーキングやショットブラスト耐性マーキングなどがあります。

レーザーマーキング可能な対象：鋼、アルミニウム、アルマイト（陽極酸化処理前）

レーザーアニール 

レーザーアニールは、レーザーアブレーションを使用しない唯一の処理であるため、部品表面の損傷を避ける場合に使用します。アブレーションの代わりに、化学反応を引き起こして素材の表面の下にマークを生成します。この方法は、高い耐食性を維持する必要があるステンレス鋼の排気ラインのような部品に有効です。 

レーザーアニール可能な対象：鋼、ステンレス鋼、クロームメッキ

深いレーザー彫刻

深いマーキングはその名の通り、通常のマーキングよりもはるかに深く滑らかなエッジを持つマークを生成します。この処理は通常、深さと美観の要件がある用途で使用します。例えば、ロゴ、プレスプレート、金型インサートなどがあります。彫刻速度は、レーザー出力、材質、線幅によって異なります。 

ディープマーキング可能な対象： 鋼、ステンレス鋼、アルミニウム 

レーザー機器のFAQ

• 炭酸ガスレーザーとファイバーレーザーの違いは何ですか？

  炭酸ガスレーザーマーカーは、ファイバーレーザーとは異なる波長を生成します。その結果、ファイバーレーザーはほとんどの金属表面のマーキングに非常に効率的であるのに対し、炭酸ガスレーザーは木材やプラスチックなどの非金属（有機）材料のマーキングに優れています。

• 炭酸ガスレーザーで金属にマーキングできますか？

  炭酸ガスレーザーは金属にマーキングを行うことはできませんが、それでも永続的なマーキングは可能です。炭酸ガスの波長が金属材料と反応しないため、直接的にはマーキングできないのです。そこで、レーザー光が当たると金属と強い化学結合を形成する特殊なマーキングスプレーで表面を覆って、結果としてマーキングが可能となります。

  オペレーターは手動でスプレーを塗布し、マーキング前に乾燥させる必要があるため、作業に余分な手順と消耗品が必要となります。これらの理由から、部品メーカーは通常、金属彫刻用にLaseraxが提供するソリューションであるファイバーレーザー彫刻機を選択します。

• レーザー切断とレーザー彫刻の違いは？

  レーザー切断はレーザー技術を使用して素材を切断するのに対し、レーザー彫刻はマーキングに重点を置いています。レーザーカッターは連続波レーザーを使用し、レーザー刻印機はパルスレーザービームを使用します。マーキング処理が100Wを超えることはほぼありませんが、ピークのエネルギーはより高くなります。レーザー切断機は6,000Wのレーザー出力で連続的に機能し、レーザー刻印機のピークは10,000Wに達しますす。 

• QRコードとデータマトリクスコード、どちらを刻印すべき？

  QRコードのレーザーマーキングは多くの用途で使用されています。しかし、データマトリクスコードには、QRコードと比較したときに重要なメリットがあります。同じスペースでより多くの文字をエンコードできるため、マーキングが速くなることが多くあります。 

  詳細を見る：データマトリクスコードとQRコードの違いは？

• レーザーマシンに必要なコストは？

  レーザーシステム、レーザーヘッド、自動化レベル、レーザーオプション、レーザー出力、レーザー装置など、多くの要素がレーザー機器の価格帯に影響します。例えば、高出力レーザーはより高速ですが、コストが高くなります。価格は、使用する光学部品の品質や提供する専門知識およびサービスなど、いくつかの要因に基づいて、メーカーごとに異なります。 

• レーザーによるマーキングに必要な時間は？

  産業用レーザーは短時間で永続的な効果が得られます。ほとんどの場合、マーキングの用途による時間差は数秒です。マーキング時間は、次の3つの主な要因によって決まります。 

  • 素材：硬い素材にマーキングを施すには、より多くの時間とエネルギーが必要
  • 色：真っ黒のマーキングはグレーのシェードよりも時間を要する 
  • 出力:レーザーが強力であればあるほど、マーキング速度は速くなる