Лазерный мир

Разина Екатерина Андреевна, Коренивский Никита Вадимович // В сборнике: Актуальные вопросы и тенденции развития предметной области «Технология». Сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции. Редколлегия: отв. ред. М.Г. Корецкий, А.Н. Хаулин, Н.Н. Лавров [и др.], сост. Н.П. Шпаков. Москва, 2022. С. 136-139.

Аннотация: в данной статье рассматривается технология лазерной обработки материалов, описываются причины её широкого использования при обработке поверхностей, основные преимущества перед другими аналогичными технологиями. Рассматривается ситуация реального процесса маркировки материалов при помощи лазерного оборудования с учётом норм техники безопасности. Важность использования данной технологии обоснована в контексте практичности и целесообразности её применения для соответствующей сферы.

На факультете технологии и предпринимательства мы изучаем множество современных технологий обработки материалов — в том числе и лазерные станки с программным управлением. Одним из таких станков является лазерный маркировщик. Лазерный маркировщик — это оборудование для нанесения гравировок и всевозможных надписей на легко плавящиеся материалы. Технология лазерной маркировки используется для изменения свойств поверхности материала. Во многих производствах технология маркировки стала одним из главных звеньев. Конечно, до появления лазерной маркировки были такие способы, как стройная маркировка, маркировка стальной иглой, наклейка информационной таблички (логотипа) и т.д.

Но данные методы имеют ряд недостатков, из-за чего и уступают современной маркировке. Например, для струйной маркировки необходимы расходные материалы, что уже является большим недостатком. При такой технологии после нанесения материала чернила не высыхают и могут обесцвечиваться при других процессах. А обработка стальной иглой имеет низкую эффективность и скорость гравировки. Именно поэтому современная лазерная маркировка получила широкое распространение среди разнообразных производств. Система лазерной маркировки использует лазер с маленькой длиной волны, необходимой для изменения молекулярной структуры внешней поверхности материала. Именно это и даёт возможность размещать соответствующие позиции маркировки, не вызывая механической и тепловой деформации обрабатываемого материала. Маркировочную информацию достаточно тяжело удалить после нанесения. До того, как оборудование претерпело ряд изменений, процесс лазерной маркировки был очень затратным. Однако технологический прогресс не стоит на месте, и теперь такое оборудование могут позволить себе и многие малые предприятия.

Лазерную маркировку в основном применяют в таких отраслях, как пищевая, ювелирная, приборостроительная, авиастроительная, атомная и ряде отраслей промышленности. У такой технологии обработки материалов есть свои преимущества: универсальность, высокое качество обработки, простота обслуживания и эксплуатации, окупаемость, высокая стойкость наносимых изображений. Универсальность — одно из самых главных преимуществ лазерной маркировки перед другими технологиями. Её можно применять к таким материалам, как металл, стекло, пластик, пищевые продукты, древесина, картон и другие. А всё благодаря возможности менять параметры обработки за счёт изменения мощности излучения и скорости сканирования. Высокое качество описываемой технологии получается благодаря бесконтактному способу обработки, исключающему механические и термические повреждения. Современным лазерным устройством может пользоваться даже человек без специального образования. Кроме того, в данной технологии не используются какие-либо дополнительные расходные материалы.

Современная технология имеет высокий коэффициент полезного действия (КПД), длительный период наработки на отказ (более 10000 часов) и высокую производительность. Изображение формируется в приповерхностном слое маркируемого изделия за счет процессов плавления, окисления, испарения или обугливания, поэтому его невозможно удалить без явного повреждения детали. Это обеспечивает надежную защиту от подделки и сохранность маркировки при эксплуатации изделия в сложных условиях. Оборудование для лазерной маркировки состоит из: управляющего компьютера, лазерного излучателя, системы контроля параметров излучения, системы перемещения луча. Системы развертки луча бывают сканаторного и портального типов. В первом случае перемещение луча в зоне обработки осуществляется за счет изменения угла поворота зеркал, во втором — за счет перемещения самой оптики. В качестве источника лазерного излучения выступают твердотельные и CO2-лазеры.

Однако ввиду больших габаритов, высокой стоимости и низкой управляемости технологическими параметрами излучения CO2 лазеры используются в основном для маркировки неметаллических материалов или металлов с неметаллическим покрытием. 1 июня 2021 года Московский Государственный Областной Университет отметил 90-летний юбилей. Поэтому, в честь 90-летия со дня основания, мы решили разработать и создать памятные подарки, используя технологию лазерной маркировки. Изначально было создано растровое изображение эмблемы МГОУ в программе CorelDRAW Graphics Suite X8 и сохранено в формате .dxf. Затем файл был загружен в программное обеспечение лазерного маркировщика с установкой следующих параметров обработки: мощность лазера и скорость сканирования. Качество маркировки зависит не только от характеристик станка, но и от правильной фокусировки лазера на обрабатываемой поверхности. На станках, где встроена автоматическая фокусировка, этим этапом можно пренебречь. В противном случае необходимо обязательно проводить коррекцию фокуса.

Важно не забывать про технику безопасности при работе с лазерным маркировщиком. После всех подготовительных работ можно приступать к самой обработке. Также не забывайте вовремя производить техническое обслуживание оптики. Профилактику и обслуживание разрешается проводить исключительно при выключенном питании. Современная технология маркировки оптимизирует большую часть недостатков традиционных процессов маркировки. Лазерное устройство, использующее данную технологию, позволяет обрабатывать практически любые материалы. Бесконтактный способ обработки, который позволяет производить обработку без механических и термических повреждений, предоставляет ряд преимуществ перед другими способами маркировки.