Tvrdokov, tedy nejčastěji karbid wolframu, lze velmi dobře značit pulzními vláknovými lasery. Na rozdíl od mnoha ocelí, kde se při žíhání často vytváří tmavší oxidická stopa, bývá značení na tvrdokovu typicky světlejší až bělavé a vysoce kontrastní. Zejména při režimu matování. Kontrast vzniká především změnou mikrostruktury, nikoli nutně hlubokým úběrem materiálu.
Laserové značení je u tvrdokovu velmi efektivní také proto, že extrémní tvrdost výrazně omezuje klasické mechanické rytí a komplikuje i mikroúderové značení (opotřebení hrotu, nižší hloubka, vyšší riziko poškození hrany). Laserem se proto často značí zejména tvrdokovové řezné nástroje jako vrtáky anebo např. prsteny.
Metody značení tvrdokovu laserem
Laserové značení tvrdokovu využívá několik laserových postupů: matování, žíhání a gravírování.
- Laserové matování (frosting) povrch wolframu jen lehce zdrsní a vytvoří jemnou mikrostrukturu s matným světlým vzhledem. U tvrdokovu jde o velmi praktický režim, protože umí vytvořit vysoký kontrast bez výrazného odebírání materiálu a s menším rizikem tepelného ovlivnění.
- Laserové žíhání (annealing) pracuje s ohřevem povrchu a změnou/oxidací tenké vrstvy. U tvrdokovu bývá výsledná stopa často světlejší než u ocelí; v praxi se proto pro zvýšení čitelnosti často kombinuje žíhání s jemným matováním nebo se ladí parametry tak, aby vznikla stabilní kontrastní povrchová textura.
- Laserové gravírování odebírá materiál do hloubky. U tvrdokovu obvykle vyžaduje vyšší energii na plochu a/nebo více průchodů, a je vhodné pečlivě hlídat tepelný příkon kvůli riziku mikrotrhlin a ovlivnění pojiva.
Vhodný typ laseru
Pro značení tvrdokovu se nejčastěji používají pulzní vláknové lasery s vlnovou délkou kolem 1064 nm. V praxi se volí především proto, že poskytují vysokou špičkovou intenzitu, stabilní proces a dobré výsledky na tvrdých kovových materiálech (včetně WC‑Co).
CO₂ lasery (10,6 µm) se na čistý tvrdokov používají spíše výjimečně, typicky jen ve specifických aplikacích nebo při značení povlaků, které CO₂ dobře absorbují. Pro extrémně jemné detaily lze uvažovat i o UV laserech. V průmyslovém značení tvrdokovů však nejčastěji dominuje pulzní fiber (u náročných aplikací často MOPA kvůli širším možnostem nastavení pulzu).
Z hlediska opakovatelnosti se doporučuje galvanometrická hlava (skener) s přesným řízením parametrů a u nástrojů s proměnlivou geometrií také spolehlivé řešení fokusace.
Doporučené parametry
Při laserovém značení tvrdokovů (WC‑Co) se typicky cílí na kontrastní povrchovou stopu a současně se hlídá tepelný příkon, aby nevznikaly mikropukliny nebo degradace pojiva Co.
- Výkon: pro běžné identifikační značení se často začíná níže (cca 10–20 W) a dolaďuje se rychlost a frekvence. Pro výraznější stopu a na obtížném povrchu bývá potřeba výkon zvýšit (cca 20–50 W).
- Rychlost skenování: pro světlé povrchové značení se obvykle volí vyšší rychlosti (cca 600–1000 mm/s), pro výraznější stopu se postupuje pomaleji (cca 150–400 mm/s).
- Frekvence pulzů: často funguje střední až vyšší rozsah (cca 40–100 kHz), protože rozkládá energii do více impulsů a omezuje tak teplotní špičky.
- Délka pulzu: u MOPA se typicky nstavují krátké až střední pulzy v řádu jednotek až desítek ns pro ostřejší hrany a kontrolu tepelného vlivu.
- Počet průchodů: obvykle stačí 1 průchod, pro vyšší kontrast se používají 2 až 3 průchody s nižším výkonem.
- Rastr: pro souvislou plochu a stabilní kontrast se často používá jemnější rozteč (cca 0,02–0,05 mm); příliš hustý rastr zvyšuje lokální akumulaci tepla.
- Fokus/defokus: Na rovné ploše je vhodné nastavit přesný fokus, u nerovných nástrojů pomáhá mírná defokusace (cca +0,1 až +0,3 mm) pro vyrovnání energetické hustoty a omezení „hot‑spotů“.
Jako orientační výchozí nastavení pro testování lze použít např. 150 mm/s, 40 kHz, rastr 0,05 mm s nižším výkonem a postupně dolaďovat pro požadovaný kontrast.
Konkrétní optimální nastavení se může výrazně lišit podle zrnitosti WC, obsahu Co, povlaku (TiN/TiAlN/Al₂O₃) a drsnosti povrchu, takže je vhodné parametry vždy ověřit na vzorku dané série.