Лазерный мир

О. С. Васильев, С. Г. Горный // ЖУРНАЛ Металлообработка, 2016

Описан метод создания поверхностного микрорельефа волоконным лазером на поверхности прокатного вала и дальнейшего переноса изображения на листовой материал. Смоделирован узел тиснения металлов с разными толщиной и плотностью. Проанализировано качество переноса глубокого рельефа (до 2 мм). Сформулированы сложности переноса изображения на тонколистовой материал (фольгу). Найдена зависимость качества переносимого объемного изображения от характеристик материалов узла тиснения. На прокатном вале созданы сложные полиграфические изображения, в частности логотипы, и отпечатаны на тонколистовом материале. В качестве экспериментального образца использовались металлы: свинец, алюминий, латунь.

Прокатные вальцы необходимо предварительно структурировать для получения на них зеркального рельефа и произвести прокат листового материала. В настоящее время разработано много методов и средств структурирования поверхности [1], в том числе механические, химические и лучевые, основанные на применении и концентрированных источников энергии — лазерных, ионных и электронных пучков [2, 3].

В последнее время популярным инструментом поверхностной микрообработки металлов становится лазерное излучение. Лазерное микроструктурирование поверхности имеет ряд преимуществ: диаметр пятна фокусировки около 30 мкм, точная позиционирующая зеркальная система, компьютерное управление параметрами, программное создание графических моделей.

Существует ряд технологий, усовершенствующих и ускоряющих процесс лазерной обработки металла. Однако большинство из них вносят ряд ограничений, связанных с качеством обработки.

Цель работы — анализ технологии переноса микрорельефа на поверхность листового материала. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: 1) используя полученный опыт в формировании поверхностной микроструктуры волоконным лазером, сформировать на поверхности валка микрорельеф; 2) перенос микрорельефа на поверхность листового металла; 3) анализ полученного результата.

Технология микроструктурирования поверхности материала

Цель работы — анализ технологии переноса микрорельефа на поверхность листового материала. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: 1) используя полученный опыт в формировании поверхностной микроструктуры волоконным лазером, сформировать на поверхности валка микрорельеф; 2) перенос микрорельефа на поверхность листового металла; 3) анализ полученного результата.

Экспериментальное оборудование

Для формирования поверхностных микроструктур используется импульсный волоконный лазер со сканирующей системой наведения луча. Технология изменения поверхностной геометрии на поверхности металла более подробно изложена в статье [11]. В работе использовался моторизированный прокатный стан, в основе которого установлены два стальных гладких вала.  Используя технологию лазерного формирования микрорельефа и технологию холодного проката материала, можно изготавливать фольгу со сложным полиграфическим изображением

Выводы

Проведя ряд экспериментов и измерений, мы получили образцы микроструктурированной фольги, исследование которых позволили сделать следующие выводы.

1. Объединение технологий лазерного формирования микрорельефа и проката металла позволяет изготавливать рулонные материалы, обладающие поверхностными полиграфическими изображениями. Простота конструкции прокатного стана дает возможность встраивания в линию. А сменные прокатные валы дают вариативность поверхностных изображений.

2. Для различных толщин листовых материалов необходимо использовать валы с различными механическими характеристиками. Например, для раската фольги эффективнее

использовать мягкую эластичную резиновую подложку. А для металлов толщиной от 1 мм можно использовать валы с металлическим покрытием.

3. Качество поверхностной микроструктуры зависит от следующих факторов: качества заготовок, разрешения изображения штампа, механических характеристик и толщины самого материала, степени сжатия валов, мягкости и эластичности подложки.

Из экспериментальных данных видно, что отпечаток по параметрам шероховатости Яа и Я2 не полностью соответствует шероховатости штампа. Это связано с наличием воздушных карманов в зоне давления валов, пористости резиновой подложки и перераспределением массы металла [12]. Разность параметров шероховатости составляет примерно от 5 до 10 мкм.

Заключение

Несмотря на сложность лазерной микрообработки металла, были получены прием ле-мые результаты поверхностных микроструктур (МКС). Был получен их качественный отпечаток. Сегодня технологию можно использовать в ряде производственных предприятий. Полученные полиграфические поверхностные изображения на листовых материалах могут быть полезны в следующих отраслях:

• рекламная продукция: разного рода обертка, поверхности объектов и лицевых панелей;

• средства защиты от подделок: наклейки или монеты с измененной топографией;

• приборостроение: поверхности, обладающие повышенной адгезионностью, гидрофоб-ностью и другими механическими свойствами.

Авторы благодарят компанию ООО «Лазерный центр» за предоставленное лазерное оборудование, также фирму ООО «Класс Инжиниринг» за изготовленные экспериментальные прокатные валы.

Полное содержание статьи на https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-sozdaniya-poverhnostnyh-mikrostruktur-na-listovyh-materialah-s-ispolzovaniem-volokonnogo-lazera/pdf

Видео по теме:  Вал для ТИСНЕНИЯ фольги // LaserBarking®