Tvrdokov, teda najčastejšie karbid volfrámu, sa dá veľmi dobre značiť pulznými vláknovými laserami. Na rozdiel od mnohých ocelí, kde sa pri žíhaní často vytvára tmavšia oxidová stopa, býva značenie na tvrdokove typicky svetlejšie až biele a vysoko kontrastné, Najmä pri režime matovania. Kontrast vzniká predovšetkým zmenou mikroštruktúry, nie nutne hlbokým úberom materiálu.
Laserové značenie je pri tvrdokove veľmi efektívne aj preto, že extrémna tvrdosť výrazne obmedzuje klasické mechanické rytie a komplikuje aj mikroúderové značenie (opotrebovanie hrotu, menšia hĺbka, vyššie riziko poškodenia hrany). Laserom sa preto často značí najmä tvrdokovové rezné nástroje, ako sú vrtáky, alebo napríklad prstene.
Metódy značenia tvrdokovu laserom
Laserové značenie tvrdokovu využíva niekoľko laserových postupov: matovanie, žíhanie a gravírovanie.
- Laserové matovanie (frosting) povrch volfrámu len mierne zdrsní a vytvorí jemnú mikroštruktúru s matným svetlým vzhľadom. Pri tvrdokove ide o veľmi praktický režim, pretože dokáže vytvoriť vysoký kontrast bez výrazného úberu materiálu a s menším rizikom tepelného ovplyvnenia.
- Laserové žíhanie (annealing) pracuje so zahrievaním povrchu a so zmenou/oxidáciou tenkej vrstvy. Pri tvrdokove býva výsledná stopa často svetlejšia než pri oceliach; v praxi sa preto na zvýšenie čitateľnosti často kombinuje žíhanie s jemným matovaním alebo sa ladia parametre tak, aby vznikla stabilná kontrastná povrchová textúra.
- Laserové gravírovanie odoberá materiál do hĺbky. Pri tvrdokove zvyčajne vyžaduje vyššiu energiu na plochu a/alebo viac priechodov, a je vhodné starostlivo sledovať tepelný príkon kvôli riziku mikrotrhlín a ovplyvneniu spojiva.
Vhodný typ laseru
Na značenie tvrdokovu sa najčastejšie používajú pulzné vláknové lasery s vlnovou dĺžkou okolo 1064 nm. V praxi sa volia najmä preto, že poskytujú vysokú špičkovú intenzitu, stabilný proces a dobré výsledky na tvrdých kovových materiáloch (vrátane WC‑Co).
CO₂ lasery (10,6 µm) sa na čistý tvrdokov používajú skôr výnimočne, typicky len v špecifických aplikáciách alebo pri značení povlakov, ktoré CO₂ dobre absorbujú. Pre extrémne jemné detaily možno zvažovať aj UV lasery. V priemyselnom značení tvrdokovov však najčastejšie dominuje pulzný fiber (pri náročných aplikáciách často MOPA kvôli širším možnostiam nastavenia pulzu).
Z hľadiska opakovateľnosti sa odporúča galvanometrická hlava (skener) s presným riadením parametrov a pri nástrojoch s premenlivou geometriou aj spoľahlivé riešenie fokusácie.
Doporučené parametre
Pri laserovom značení tvrdokovov (WC‑Co) sa typicky cieli na kontrastnú povrchovú stopu a súčasne sa stráži tepelný príkon, aby nevznikali mikrotrhliny alebo degradácia spojiva Co.
- Výkon: pri bežnom identifikačnom značení sa často začína nižšie (cca 10–20 W) a dolaďuje sa rýchlosť a frekvencia. Pri výraznejšej stope a na problematickom povrchu býva potrebné výkon zvýšiť (cca 20–50 W).
- Rýchlosť skenovania: pri svetlom povrchovom značení sa zvyčajne volia vyššie rýchlosti (cca 600–1000 mm/s), pri výraznejšej stope sa postupuje pomalšie (cca 150–400 mm/s).
- Frekvencia pulzov: často funguje stredný až vyšší rozsah (cca 40–100 kHz), pretože rozkladá energiu do viacerých impulzov a obmedzuje tak teplotné špičky.
- Dĺžka pulzu: pri MOPA sa typicky nastavujú krátke až stredné pulzy v ráde jednotiek až desiatok ns pre ostrejšie hrany a kontrolu tepelného vplyvu.
- Počet priechodov: zvyčajne stačí 1 priechod, pre vyšší kontrast sa používajú 2 až 3 priechody s nižším výkonom.
- Raster: pre súvislú plochu a stabilný kontrast sa často používa jemnejší rozstup (cca 0,02–0,05 mm); príliš hustý raster zvyšuje lokálnu akumuláciu tepla.
- Fokus/defokus: Na rovnej ploche je vhodné nastaviť presný fokus, pri nerovných nástrojoch pomáha mierna defokusácia (cca +0,1 až +0,3 mm) na vyrovnanie energetickej hustoty a obmedzenie „hot‑spotov“.
Ako orientačné východiskové nastavenie na testovanie možno použiť napr. 150 mm/s, 40 kHz, raster 0,05 mm s nižším výkonom a postupne dolaďovať pre požadovaný kontrast.
Konkrétne optimálne nastavenie sa môže výrazne líšiť podľa zrnitosťi WC, obsahu Co, povlaku (TiN/TiAlN/Al₂O₃) a drsnosti povrchu, preto je vhodné parametre vždy overiť na vzorke danej série.