Лазерный мир

Марков В.В., Сметанников А.В., Кискеев П.И. // В сборнике: ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОЦЕССЫ Сборник научных статей Международной молодежной научно-практической конференции: в 2-х томах. 2014. С. 34-36., Издательство: Закрытое акционерное общество «Университетская книга» (Курск)

КОНФЕРЕНЦИЯ:

ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОЦЕССЫ
Курск, 25-26 сентября 2014 г.
Организаторы: Юго-Западный государственный университет, (г.Курск, Россия) Харьковский автомобильно-дорожный национальный университет, (Украина) Московский государственный машиностроительный университет (Россия) Сумский государственный университет (Украина) Костанайский государственный университет имени Ахмета Байтурсынова (Казахстан) Каршинский государственный университет (Узбекистан) Харьковский национальный экономический университет имени Семена Кузнеца (Украина)

Прецизионная лазерная маркировка изделий – это современная и конкурентоспособная технология нанесения надписей на поверхности изделий.

Лазерный маркиратор помогает вести учет деталей на Курской АЭС Стойкость лазерных меток позволяет идентифицировать и контролировать движение деталей на атомной станции в течении всего периода их эксплуатации

Лазерная маркировка изделий является наиболее перспективным способом нанесения надписей (по сравнению с маркировкой краской, литьём и горячей объёмной штамповкой, электроэрозионной обработкой).

Актуальной проблемой расширения возможностей лазерной маркировки изделий является анализ её режимов и погрешностей, а также обоснование её применения в условиях, сопряжённых с риском разрушения изделия.

Технология лазерной маркировки обладает следующими достоинствами:

• высокая экономическая эффективность и снижение трудоемкости на операции маркировки даже при выпуске изделий малыми партиями;
• снижение трудоёмкости контрольных операций при проведении приёмосдаточных и периодических испытаний;
• высокая скорость нанесения надписей и рисунков обеспечивает лучшую пропускную способность оборудования и повышенный коэффициент его использования по сравнению с другими способами маркировки;
• максимально щадящий метод для любых материалов и изделий, отсутствие всевозможных механических воздействий на изделия;
• высококонтрастные надписи обеспечивают превосходное считывание, в том числе и машинное (автоматическое);
• сочетание надёжности, удобства и защищённости информации (надписи невозможно удалить, изменить или фальсифицировать);
• высокая устойчивость к воздействию температур, истиранию, щелочам, кислотам, растворителям, другим агрессивным средам, повышенной влажности воздуха и морскому (соляному) туману;
• возможность выполнения надписей достаточно большого объёма на малых площадках корпусов и сохранение необходимых площадей для нанесения дополнительной маркировки соединителей.

В России производится несколько видов оборудования для лазерной маркировки. Один из видов такого оборудования – система прецизионной лазерной маркировки СПЛМ «МиниМАРКЕР-М10/20» (изготовитель – ООО «Лазерный центр», г. Санкт-Петербург). Система служит для нанесения изображений в контурном и растровом видах на поверхности металлических, пластиковых, резиновых, фольговых и других изделий.

Система прецизионной лазерной маркировки «МиниМАРКЕР» включает в себя: блок оптической транспортировки и перемещения луча (БОТиПЛ) с оптоволокном (часть излучателя); рабочий стол с кронштейном для закрепления БОТиПЛ и возможностью его перемещения по вертикальной оси; блок питания и управления; управляющий персональный компьютер (от Pentium III/450 MHz, ОЗУ от 256 Мб, монитор от 15”, видеокарта от 800х600 точек, интерфейс USB 1.0 или 2.0, ОС «Windows 2000 Professional SP3», «Windows XP SP1 или SP2», «Vista», Internet Explorer 6.0 или выше). В качестве программного обеспечения системы используется программный комплекс «SinMark ТМ».

Технологический маршрут лазерной маркировки включает в себя операции: подготовка рабочего места; запуск заранее созданной программы для маркировки изделия, содержащей основные технологические режимы маркировки; проверка правильности наносимой надписи; установление фокусного расстояния лазерной маркировки; оптимизация режимов маркировки; нанесение маркировки на поверхность изделия; контроль.

Задание технологических режимов маркировки происходит на этапе запуска заранее созданной программы. Программа должна содержать режимы: частоту импульсов лазерного излучения; скорость перемещения луча; ширину следа линии лазерного излучения; мощность лазерного излучения; продолжительность прожига надписи и координаты её нанесения.

Одной из проблем лазерной маркировки является качество шва, под которым понимается отсутствие отклонений размера шва в направлении, поперечном ходу лазерного луча. Для оценки качества лазерного маркировочного шва было выполнено экспериментальное исследование знаков маркировки с помощью исследовательского микроскопа AKSTOCKOP2 MAT (оборудование центра коллективного пользования Госуниверситета-УНПК). Анализ увеличенного изображения лазерного шва показал, что он идёт зигзагами, причём неровности проявляется как в продольном, так и в
поперечном направлениях. Измерение шага неровностей лазерного шва показало, что в продольном направлении он составляет порядка 300 мкм, а в поперечном – порядка 120 мкм.

Частота импульсов лазерного излучения составляет f = 10 кГц, значит, она может обеспечивать неровности лазерного шва с шагом L = 30 мкм,что в 4 раза меньше шага поперечных неровностей надписи и в 10 раз меньше шага её продольных неровностей. Следовательно, частота лазерного излучения не может быть причиной выявленных неровностей надписи.
Можно предположить, что низкая точность шва связана с вибрацией стола приспособления для маркировки. Основным условием качества лазерной маркировки является жёсткость системы СПИД лазерного технологического оборудования, которое не входит в комплект поставки системы лазерной маркировки и изготавливается предприятием самостоятельно.

Другой актуальной проблемой лазерной маркировки является назначение режимов нанесения символов на поверхности миниатюрных деталей с тонкоплёночным покрытием. Примером могут служить корпуса соединителей типа СНП268 (аналогов международной серии D-Sub). Конструктивной особенностью данных корпусов является сложная коробчатая форма, получаемая литьём из термопластичных полимерных материалов и последующим нанесением двухслойного металлического (экранирующего) двухстороннего покрытия. При этом целостность тонкого металлического покрытия, состоящего из слоя меди (30…40 мкм) и слоя никеля (40…60 мкм), не должна быть нарушена.

Допускаются незначительные дефекты в труднодоступных местах поверхности, когда при нанесении металлического покрытия химическим способом электролит не проникает в тонкие поднутрения и канавки. Наибольший риск связан с тем, что данные дефекты могут проявиться не сразу, а при хранении и транспортировании, а также в процессе эксплуатации соединителя в составе РЭА. Поэтому выбор оптимальных технологических режимов лазерной маркировки поверхностей с тонкоплёночными металлизированными покрытиями является основным условием обеспечения качества изделия. При выборе указанных режимов необходимо тщательно определять вероятную долю брака в партии изделий, так как маркировка является финишной технологической операцией, и брак на данной стадии технологического процесса изготовления соединителя может значительно увеличить объём бракованной продукции в партии.

Наблюдение среза поверхности маркированного лазером корпуса прямоугольного электрического соединителя типа СПН268 в микроскоп показало, что реальная толщина металлического и электропроводного покрытия находится в пределах от 90 до 150 мкм, а глубина буквы, нанесённой лазерной маркировкой, составляет 20…30 мкм. Таким образом, при соблюдении заданных режимов обработки, технология лазерной маркировки обеспечивает, как минимум, двукратный запас по толщине покрытия, и может успешно использоваться для маркировки изделий с тонкими экранирующими покрытиями поверхностей.

<

p style=»padding-left: 30px;»>Источник: http://regionika.ru/konf/%CC%CB-05%20%CC%E0%EA%E5%F2%20%D2%EE%EC2.pdf