Лазерный мир

Горный Сергей Георгиевич ,Патров Михаил Иванович ,Юдин Константин Владимирович // 

Изобретение относится к способу лазерной маркировки поверхности металла или его сплава и может найти применение в машиностроении, ювелирной промышленности и медицине. Способ включает предварительное построение градуировочной кривой зависимости глубины маркировки поверхности образца заданного металла или его сплава от удельной мощности падающего на поверхность излучения. Генерируют защитный цифровой код при помощи ЭВМ, где каждому числу соответствует определенная глубина маркировки и удельная мощность лазерного излучения. Наносят на маркируемую поверхность металла или его сплава излучением лазера, перемещаемым относительно маркируемой поверхности, видимого невооруженным глазом знака, представляющего собой алфавитно-цифровую или графическую информацию. Наносят на полученную поверхность видимого невооруженным глазом знака лазерным излучением с выбранной по упомянутой градуировочной кривой удельной мощностью защитного цифрового кода в виде невидимой невооруженным глазом последовательности углублений. В результате достигается высокая степень защиты и упрощение технологии. 7 з.п., 6 ил.

Формула изобретения

1. Способ лазерной маркировки поверхности металла или его сплава, включающий предварительное построение градуировочной кривой зависимости глубины маркировки поверхности образца заданного металла или его сплава от удельной мощности падающего на поверхность излучения при монотонном возрастании упомянутой удельной мощности от величины 1 Дж/(см²·с) до величины, при которой на маркируемой поверхности образуются капли расплава, генерацию защитного цифрового кода при помощи ЭВМ, где каждому числу соответствует определенная глубина маркировки и удельная мощность лазерного излучения, определенная из упомянутой градуировочной кривой, а различие между максимальной и минимальной глубиной маркировки не превышает 100 мкм, нанесение на маркируемую поверхность металла или его сплава видимого невооруженным глазом знака, представляющего собой алфавитно-цифровую или графическую информацию с минимальным размером отдельного элемента не менее 20 мкм, лазерным излучением, которое перемещают относительно маркируемой поверхности, и нанесение на поверхность полученного видимого невооруженным глазом знака защитного цифрового кода в виде невидимой невооруженным глазом последовательности углублений с линейным размером не более 100 мкм и глубиной, соответствующей заданным числам защитного цифрового кода, лазерным излучением с выбранной по упомянутой градуировочной кривой удельной мощностью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение лазерного излучения относительно поверхности металла или его сплава осуществляют при непрерывном излучении лазера.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение лазерного излучения относительно поверхности металла или его сплава осуществляют при импульсном излучении лазера с длительностью импульса от 5 нс до 100 мкс.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение лазерного излучения относительно поверхности металла или его сплава ведут со скоростью 0,1-20000 мм/с.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение лазерного излучения относительно поверхности металла или его сплава осуществляют путем построчного сканирования упомянутой поверхности.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение видимого невооруженным глазом знака и защитного цифрового кода осуществляют последовательно.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение видимого невооруженным глазом знака и защитного цифрового кода осуществляют в течение одного прохода лазерного излучения.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что видимый невооруженным глазом знак содержит информацию о химическом составе сплава изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам нанесения информационного или верификационного кода на поверхность металлических изделий, на которые наносится алфавитно-цифровая или графическая информация воздействием лазерного излучения. Заявляемый способ может найти применение в различных отраслях промышленности, в том числе в машиностроении, а также в ювелирной и медицинской сферах деятельности.

При нанесении векторного или растрового изображения методами лазерной маркировки на поверхность металлических изделий, изображение состоит из совокупности линий различных длин. Глубина данных линий определяет контраст изображения и, на практике, выбирается, исходя из задач последующего восприятия наблюдателем нанесенной маркировки. Обычно, контраст выбирается таким образом, чтобы обеспечить наблюдение наносимой маркировки невооруженным глазом.

Известен способ нанесения верификационной маркировки ценной бумаги или носителя информации (см. заявка РСТ № WO 2009003588, МПК B41M 3/14, опубликован 08.01.2009 г.), включающий нанесение на поверхность изделия модифицируемый лазерным излучением подложки, выполнение по меньшей мере одного отверстия в изделии в области перекрытия с подложкой и модификацию подложки направленным лазерным излучением.

Известный способ применим лишь для маркировки изделий, имеющих малую толщину и, кроме того, технологически сложен, так как требует предварительного нанесения подложки при помощи специального оборудования.

Известен способ нанесения невидимой невооруженным глазом маркировки на поверхность изделия (см. патент FR № 2755902, МПК B41M 3/14, опубликован 05.22.1998), включающий воздействие направленным излучением лазера на поверхность изделия для нанесения заданного изображения. Параметры маркирующего излучения выбираются таким образом, чтобы вызывать модификацию лишь первого поверхностного атомного слоя материала маркируемого изделия, которая невидима невооруженным глазом, но проявляется за счет эффекта люминесценции в лучах эксимерного лазера.

Известный способ технологически сложен, для проверки наличия невидимой маркировки требует сложного оборудования, а также ограничивает возможности дальнейшего использования маркируемого изделия, так как механическое воздействие может разрушить нанесенную таким способом маркировку.

Известен способ нанесения на предмет подповерхностной маркировки (см. патент RU № 2124988, МПК B41M 5/24, опубликован 20.01.1999), включающий направление на поверхность предмета луча лазерного излучения, для которого материал, из которого изготовлен предмет, по существу непрозрачен, причем энергия луча, поглощаемая поверхностью предмета, достаточна для образования локализованных напряжений в предмете в точках, отстоящих от указанной поверхности, без образования каких-либо заметных изменений на указанной поверхности, а локализованные напряжения, образованные таким образом, обычно невидимы невооруженным глазом, но могут становиться видимыми в поляризованном освещении.

Известный способ исключает возможность одновременной механической или лазерной гравировки поверхности предмета в декоративных или технологических целях, так как в этом случае подповерхностная маркировка может быть нарушена.

Полное содержание статьи на https://www.freepatent.ru/patents/2392100