Лазерный мир

Беляков, Кончус // В сборнике: Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2021. VIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ. СБОРНИК ТЕЗИСОВ. СЕКЦИЯ «КРУГЛЫЙ СТОЛ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ». Санкт-Петербург, 2021. С. 19-21.

В данной работе исследования считываемости кода в агрессивной среде производились на пластинах из сплавов алюминия Д16 и АМг2м и латуни Л62. Были взяты образцы 50 мм шириной, 50 мм длиной, 2 мм толщиной. Испытания проводились в щелочной среде. В результате после воздействия NaOH с концентрацией от 0,1 до 2% код на образцах из алюминия будет считываться, на латунных – код считываться не будет из- за образования по всей поверхности образца темных пятен.

Важнейшей частью современного производства является маркировка выпускаемой продукции для точного контроля выпускаемых изделий. Одним из перспективных и современных методов маркировки является лазерная маркировка [1, 2]. В сравнении с другими методами, она обладает такими преимуществами как скорость нанесения, компактная площадь поверхности маркировки, минимальное взаимодействие с поверхностью детали и влияние на ее свойства и другие.

Механизм лазерной маркировки состоит в тонком воздействии на поверхность образца сфокусированным лазерным лучом, вследствие чего изменяется поверхностная структура в точке воздействия. Изображение на поверхности формируется за счет образования оксидов в точке воздействия. За счет того, что толщина луча волоконного лазера порядка нескольких микрометров, а время импульса измеряется в наносекундах, зона термического влияния его очень мала [3, 4]. Основной проблемой при эксплуатации изделия с лазерной маркировкой в агрессивных средах — коррозия маркировки [5] и как следствие, ухудшение качества вплоть до не читаемости нанесенного изображения кода [6, 7]. Исследования считываемости кода в агрессивной среде производились на пластинах 50 мм шириной, 50 мм длиной, 2 мм толщиной из сплавов алюминия Д16 и АМг2м, латуни Л62. В качестве маркировки был взят за основу QR-код размером 35×35 мм, который наносился на образцы с подложкой и без.

Испытания проводились в щелочной среде – растворы NaOH с концентрацией от 0,1 до 2 % (pH 9,7-12). Режим испытаний: 0,1 % 0,5 часов+ 0,5 % 0,5 часов + 1% 0,5 часов + 2 % 0,5 часов. В результате воздействия раствора щелочи на сплавы алюминия, уже на 0,1% растворе было заметно выделение газа от реакции. Вследствие этого, считываемость кода ухудшилась за счет образования на поверхности образца тонкой белой пленки и, после обработки 1 % раствором, код считать не представлялось возможным (рис. 1).

Однако после серии опытов было обнаружено, что пленка на поверхности с продуктами реакции при приложении усилия, достаточно просто стирается, при этом контрастность кода увеличивается за счет очищения поверхности образцов.

В процессе обработки латуни раствором щелочи, видимый результат воздействия был замечен на растворе в 0,5 % и выражался в затемнениях на области подложки, а при увеличении концентрации до 1 % на поверхности всего образца начинают появляться темные пятна, из-за чего код становится невозможно считать и при увеличении концентрации до 2 %, подобные метаморфозы приобретают больший масштаб. Подводя итоги вышесказанному, при условии попадания изделия из алюминиевых сплавов в щелочную среду, считать код все еще будет предоставляться возможным за счет образования пленки на поверхности, которая и сохранит его.

При использовании приборов и деталей в условии вибраций, считываемость кода при попадании в щелочную среду будет удовлетворительной, за счет еще более легкого снятия пленки. При попадании маркированной детали из латуни в щелочную среду, код на латуни считать будет невозможно в виду образования на ее поверхности темных пятен, покрывающих весь объем образца.

После такого воздействия, способов восстановления считываемости кода практически нет.

Использование лазерной маркировки изделий из сплавов алюминия оправдано даже в тех случаях, когда существует вероятность воздействия агрессивных сред. Однако маркированные детали из латуни лучше не подвергать воздействию щелочной среды.