鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高和耐腐蝕等突出優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)設(shè)備及日用消費(fèi)品等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，尤其是目前比較熱門(mén)的新能源電池行業(yè)，鋰電池的殼體及蓋板大量使用了鋁合金材質(zhì)。鋰電池在生產(chǎn)過(guò)程中，為了把控生產(chǎn)品質(zhì)，必須追溯全程的生產(chǎn)信息，包括來(lái)料信息、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品批次、生產(chǎn)產(chǎn)家及日期等信息，需要將關(guān)鍵信息存儲(chǔ)在二維碼內(nèi)并在電池外殼進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
傳統(tǒng)的鋁合金表面標(biāo)記方法主要有噴墨標(biāo)記、機(jī)械刻蝕和電化學(xué)腐蝕。噴墨標(biāo)記的圖形易擦拭損壞，容易被故意篡改信息，而機(jī)械刻蝕的圖形一經(jīng)刻蝕就無(wú)法修改，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，必須對(duì)材料進(jìn)行整體回收加工，成本上不利于生產(chǎn)。電化學(xué)標(biāo)識(shí)過(guò)程中難以精確控制刻蝕程度且需要去除防腐劑，對(duì)于環(huán)境的污染也十分嚴(yán)重。而激光打標(biāo)具有永久性強(qiáng)、防偽性高、精度高、耐磨性強(qiáng)，安全可靠等特點(diǎn)，為二維碼追溯的最佳解決方案。
圖1 方形電池頂蓋打碼
02、打碼應(yīng)用特點(diǎn)介紹及激光器推薦
二維碼又稱二維條碼，常見(jiàn)的二維碼有Data Matrix和QR Code。二維碼是一種比一維碼更高級(jí)的條碼格式。一維碼只能在一個(gè)方向（一般是水平方向）上表達(dá)信息，而二維碼在水平和垂直方向都可以存儲(chǔ)信息。一維碼只能由數(shù)字和字母組成，而二維碼能存儲(chǔ)漢字、數(shù)字和圖片等信息，因此二維碼的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。銳科20/30/50Qmini納秒脈沖光纖激光器具備體積更小、重量更輕、免維護(hù)、可靠性更高、光束質(zhì)量更好的特點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的激光器，額定功率下功率不穩(wěn)定度≤±1.5%。20/30/50Qmini納秒脈沖光纖激光器可廣泛應(yīng)用于新能源、3C和五金等行業(yè)的標(biāo)記加工。
圖2 常見(jiàn)的二維碼樣式
圖3 20/30/50Qmini納秒脈沖光纖激光器
（1）打點(diǎn)一致性好
表1為分別用搭載銳科20/30/50Qmini激光器的設(shè)備在黑色相紙上的打點(diǎn)測(cè)試結(jié)果，通過(guò)顯微鏡觀察放大后的圖片，可以發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)一致性較好。
表1 20/30/50Qmini激光器脈沖打點(diǎn)測(cè)量
對(duì)每臺(tái)激光器進(jìn)行抗高反能力測(cè)試，測(cè)試方式為滿功率雕刻黃銅30分鐘 ,記錄雕刻前、后的激光器功率值，對(duì)比功率變化。表2為測(cè)試結(jié)果，可以看出測(cè)試前后功率變化較小，激光器抗高反能力強(qiáng)。表2 20/30/50Qmini激光器高反測(cè)試
03、新能源電池打碼應(yīng)用測(cè)試
標(biāo)刻二維碼首先需要保證二維碼的整體輪廓清晰，通過(guò)調(diào)整開(kāi)光延時(shí)和關(guān)光延時(shí)可以實(shí)現(xiàn)。由于激光標(biāo)刻二維碼是由若干單脈沖光斑重疊形成的，振鏡掃描速度和激光重復(fù)頻率共同決定了光斑的重疊率。只有在合適的參數(shù)組合下達(dá)到一定的光斑重疊率才能標(biāo)刻出有一定灰度或色彩的二維碼，所以在進(jìn)行二維碼標(biāo)刻試驗(yàn)之前，首先要找到合適的掃描速度、重復(fù)頻率、填充線間距等參數(shù)。表3為標(biāo)刻尺寸8mm*8mm二維碼的推薦工藝參數(shù)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5，可以看出脈沖點(diǎn)可整體均勻覆蓋標(biāo)刻區(qū)域，粗糙度測(cè)試儀結(jié)果顯示底紋粗糙度在1μm左右。表3 20/30/50Qmini激光器標(biāo)刻二維碼推薦參數(shù)
圖4 二維碼標(biāo)刻效果圖
圖5 底紋粗糙的測(cè)試
圖6 二維碼等級(jí)測(cè)試
使用讀碼軟件對(duì)二維碼等級(jí)進(jìn)行評(píng)定（圖6），結(jié)果為A級(jí)，滿足正常的應(yīng)用需求。檢測(cè)條件對(duì)讀碼評(píng)定及其重要，環(huán)形照明形式效果優(yōu)于直條狀照明，同時(shí)對(duì)于白色二維碼選擇白色光源效果較好，且光源的亮度需達(dá)到一定的值，才能使二維碼形成高對(duì)比度。
04、總結(jié)
- 目前在電池蓋上標(biāo)記二維碼最高效的方式是標(biāo)記出白色效果的二維碼，銳科20/30/50Qmini激光器的優(yōu)勢(shì)是標(biāo)刻時(shí)間短，可滿足1秒內(nèi)加工8mm*8mm的二維碼。且讀取效率及讀取成功率較高，滿足高速生產(chǎn)線的節(jié)拍。
- 填充線間距是影響加工效率的一個(gè)重要因素，填充線間距越小代表相同圖形面積內(nèi)重復(fù)排列的線條越多，加工所需時(shí)間也越長(zhǎng)。填充線間距過(guò)大又無(wú)法得到足夠的光斑搭接效果。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得到，在滿足加工效率的前提下，填充線間距0.05mm為最適宜參數(shù)。
- 隨著功率增大，二維碼標(biāo)刻顏色逐漸變白，二維碼更加飽滿。
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