Определение режимов лазерной обработки металлической поверхности для создания управляемого формирования цветных изображений при заданной маркировке

Научная библиотека Комментариев к записи Определение режимов лазерной обработки металлической поверхности для создания управляемого формирования цветных изображений при заданной маркировке нет

Жариков В.М., Морозова И.Г., Наумова М.Г. // Журнал: Научные труды sworld, Издательство: ООО «НАУЧНЫЙ МИР» (Иваново), ISSN: 2224-0187, Том: 5 Номер: 1 (38) Год: 2015 Страницы: 105-111, УДК: 621.9/.048.7

Аннотация.

В работе рассматривается проблема изучения влияния параметров лазерной обработки поверхности металла на формирование цветовой гаммы в зоне воздействия лазерного луча. Перспективы применения лазерной маркировки и гравировки поверхности металлических изделий могут быть существенно расширены за счет возможности управления цветом наносимого изображения. „Цветная“ версия метода лазерной маркировки и гравировки может быть полезна в промышленном производстве (в частности в точном приборостроении). Цель работы – определение параметров режимов лазерной обработки данной металлической поверхности для создания управляемого формирования цветных изображений при заданной маркировке.

Описание на английском: In this paper we consider the problem of investigation influence of parameters laser metal surface treatment on the formation of the color gamut in the area of the laser beam. Prospects of the use of laser marking and engraving the surface of metal products can be significantly enhanced by the color management applied image. «Color» version of laser marking and engraving can be useful in industrial production (in particular in the precise engineering). Purpose of work — definition of the mode parameters of the laser processing of the metal surface for creation a managed color image forming at a given label.

 

Вступление.
Информационные, декоративные и художественные возможности лазерной маркировки и гравировки поверхности металлических изделий могут быть существенно расширены за счет уникальных возможностей лазерного излучения, позволяющих управлять цветом наносимого изображения.
Такая «цветная» версия метода лазерной маркировки и гравировки может быть полезна, в частности, в промышленном производстве (нанесение цветных логотипов на выпускаемую продукцию с целью исключения возможности подделки и повреждения), в рекламном бизнесе (сувенирная продукция, визитки, панели приборов), в ювелирном производстве, декоративно-прикладном искусстве и т.п.
Лазерное импульсное воздействие предоставляет уникальную возможность управления геометрической структурой (топологией) образующихся окислов и степенью окисления металлов, что в принципе позволяет создавать
полноцветное изображение на металлических поверхностях.
Маркировка изделий массового производства по ряду причин должна быть доступна восприятию индивидуумом даже без приборов.

В основе данной работы лежит феноменологический метод исследования, определяющий задачу как беспредпосылочное описание опыта познающего сознания и выделение в нём сущностных черт.

Цель работы – определение режимов лазерной обработки металлической поверхности для создания управляемого формирования цветных изображений при заданной маркировке.

Лазерный маркер можно успешно применять при маркировке нержавеющей стали, железа, латуни, андроированного алюминия и прочих металлических сплавов. Как правило, маркировка металла представляет собой логотип, серийный номер, штрих-код, номер партии. Современные лазерные маркираторы позволяют быстро и достаточно легко выполнять маркировку совершенно в любых условиях предприятия, а также на любом производственном этапе изготовления и хранения металлической продукции.

Под воздействием лазерного излучения металлы могут существенно изменять свои спектральные свойства.

Профессор университета в г. Рочестер (США) Гуо Чунлеи (Chunlei Guo) вместе со своим ассистентом Анатолием Воробьевым предложили новый способ обработки металлов с помощью чрезвычайно коротких (фемтосекунды) и мощных лазерных импульсов.

В результате они получили металл, который поглощал весь падающий на него свет, и поэтому внешне он выглядел абсолютно черным. Способность полного поглощения падающего света можно использовать при разработке
самых разных детекторов, а также в ряде других приложений, таких как создание новых катализаторов.
В новой статье Анатолия Воробьева и проф. Гуо, опубликованной в Applied Physics Letters, предложен вариант применения лазерной обработки металлов, при которой поверхности любого металла можно придать не только
черный цвет, но и практически любой — металл будет отражать излучение и в ультрафиолетовом диапазоне, и в диапазоне терагерцовых волн [1].
Этого удалось достичь при помощи создания на поверхности микро- и наноструктур, размеры которых меньше длин волн падающего света. Эти структуры (линии, расположенные в определенном порядке, глобулы и другие формы) способны поглощать свет определенных длин волн и отражать излучение на других частотах.
Проф. Гуо сообщил, что, меняя интенсивность и продолжительность лазерного излучения, можно создавать разные структуры и тем самым полностью регулировать отражательные свойства металлов [2].
Более того, можно создавать металлы, которые выглядят по разному под разными углами, имитируют перламутровую окраску и т.д. Очень важно, что никаких других реагентов при обработке не используется, и металл по сути не имеет покрытия.
Гуо и Воробьеву предстоит решить множество научных проблем. Пока нельзя утверждать, что метод работает на всех металлах, но для всех проверенных исследователями он доказал свою эффективность. В ближайшее время предполагается получить оттенки всех цветов радуги. Проблемы, которые предстоит решить:
− повышение эффективности обработки, поскольку сейчас она требует очень много энергии;
− обобщение данных о воздействии лазерного излучения на формирование цветового спектра у различных металлов и сплавов.
Такой материал как нержавеющая сталь применяется во многих производственных линиях. Как правило, при изготовлении какой-либо продукции из этого металла, на каждую единицу изделия обязательно наносится штрих-код, логотип, табличный код, серийный номер и другая идентифицирующая то или иное изделие информация.
Лазерные маркирующие установки для такого типа задач как маркировка нержавеющей стали подходят идеально и вряд ли сегодня можно найти что-то более усовершенствованней лазерного оборудования.

Входные данные и методы.
Материалом для проведения исследования послужила пластина из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, отдельные участки которой были обработаны лазерным излучением разных режимов (варьировали мощность излучения, скорость перемещения луча и расфокусировку. В качестве источника лазерного излучения применен иттербиевый волоконный лазер.
Полученное цветовое изображение на поверхности металла оценивали визуально посредством прямого наблюдения цветов обработанных участков и после фиксации с помощью камеры EOS 5D Mark III . Это полнокадровая
зеркальная 22,3-мегапиксельная камера с 61-точечной автофокусировкой и режимом серийной съемки 6 кадров/сек. EOS. 5D Mark III обеспечивает превосходное качество снимков независимо от условий освещения. Создает
высококачественные детализированные снимки с 22,3-мегапиксельным CMOS-датчиком изображения и процессором обработки изображения DIGIC 5+. Яркие, но при этом естественные цвета и тончайшие детали даже при съемке в
тенях и ярко освещенных местах.

Результаты. Обсуждение и анализ.
Эксперименты показали, что с помощью таких параметров лазерного злучения как мощность, скорость перемещения луча и расфокусировка излучения, можно формировать определенное заданное цветовое изображение на поверхности изделий из стали 12Х18Н10Т. Определены значения указанных выше параметров лазерного излучения для создания на поверхности пластины из стали 12Х18Н10Т трех контрастных цветовых групп. При этом, по мнению авторов, непосредственная визуальная оценка достаточно затруднена из-за субъективности восприятия наблюдателя и возможных изменений параметров окружающей среды.
В результате воздействия лазерного излучения с различными параметрами получены следующие контрастные группы цветов поверхности пластины из стали 12Х18Н10Т: группа оттенков бежевого цвета, группа оттенков серого цвета и группа оттеков розового цвета.
Получение заданного цветового спектра, обработанных лазерным излучением поверхностей из стали 12Х18Н10Т, в большем объеме требует проведения дальнейших исследований.

Настоящая работа является лишь начальным шагом в направлении изучения влияния параметров лазерного излучения на формирование контрастных групп цветового изображения на заданных металлических поверхностях.

Статья полностью: http://www.sworld.com.ua/konfer38/395.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top