Маркування деталей, готових виробів і вузлів є одним з найбільш важливих процесів в сучасному промисловому виробництві. При її відсутності важко, а в деяких випадках стає неможливим контроль за якістю та обсягами продукції, що випускається. Крім того, маркування необхідна виробнику продукції з метою просування своєї торгової марки, а споживача - як гарантія певної якості і коротка характеристика властивостей і параметрів продукції.
Таким чином, сучасне виробництво, реалізація та облік продукції вимагають високотехнологічних методів маркування - гнучких, швидкісних, комп'ютеризованих і не впливають на працездатність і споживчі властивості маркується деталей, вузлів і виробів.
З існуючих на сьогоднішній день способів (ударно-механічного, електрохімічного, фарбування фарбами, наклеювання етикеток) лазерна маркування - найбільш сучасний і технологічний метод, що володіє виключно високою гнучкістю, оскільки лазерним променем можна управляти в часі і в просторі, а також точно дозувати і регулювати енергію випромінювання. Використання лазерів з різною довжиною хвилі - 10,6 мкм, 1,06 мкм, 0,51 мкм і ін - визначає широке коло маркується матеріалів. Таким чином, цей спосіб дозволяє безпосередньо маркувати метали, пластики, напівпровідники, пофарбовані матеріали, різного роду гуму, шкіру, тверді і спеціальні сплави, дерево та ін., З високою точністю, швидкістю і якістю.
Сутність процесу лазерної маркування полягає в модифікації поверхні маркується матеріалу під впливом лазерного випромінювання. Зміна його оптичних, хімічних або геометричних властивостей внаслідок локального розігріву, плавлення і часткового випаровування обумовлює високий ступінь дозволу лазерної маркіровки при мінімальному термомеханічному впливі на виробу, який маркується.
Сучасний лазерний комплекс для маркування містить, як правило, такі основні елементи: джерело випромінювання, систему транспортування та переміщення променя, систему контролю параметрів випромінювання, керуючий комп'ютер. Для промислового застосування найбільш широко застосовуються лазерні маркери з сканаторной системою розгортки променя (див., наприклад, Emmelmann C. "Introduction to Industrial Laser Materials Processing". Rofin-Sinar. Hamburg. 1998, p. 180). Такі системи є більш швидкісними і гнучкими, ніж маркери, засновані на використанні координатних столів, обертових барабанів і ін пристроїв. Технічні характеристики сучасних сканатора дозволяють переміщати лазерний промінь зі швидкістю до 6 м / с і точністю повторення контуру до 2,5 мкм, забезпечуючи тим самим високу швидкість і дозвіл нанесення інформації. Двокоординатна розгортка та високоякісні об'єктиви дозволяють обробляти різні вироби і поверхні розмірами до 250х250 мм (для більшості технічних завдань маркування досить робочого поля 100х100 мм).
Таким чином, метод лазерної маркування має низку переваг, що сприяють його широкому застосуванню в промисловості:
широким спектром маркується матеріалів;
відсутністю механічного впливу на вироби при мінімальному термічному;
прецизійність, високою контрастністю і стійкістю наносяться зображень;
високою швидкістю і продуктивністю нанесення інформації;
можливістю маркування у важкодоступних місцях.
Зупинимося докладніше на деяких конкретних застосуваннях цього методу.
Маркування готових виробів масового виробництва є однією з найбільш ефективних галузей застосування лазерного методу. Оскільки при цьому виявляється мінімальний вплив на матеріал, можливо забезпечити нанесення інформації на вже готовий виріб після його тестування без будь-яких додаткових операцій. Відомо, що, незважаючи на саме суворе дотримання технології, будь-який виріб масового виробництва завжди буде мати деякий розкид параметрів (хоча б нормальний розподіл), і відповідно попереднє сортування й наступна маркування вже готового вузла дає можливість легко і точно сумістити реальні параметри виробу (клас, сорт, точність і. т.д.) і декларовані виробником. Безпосереднє нанесення інформації і найбільш повна відповідність між означуваним класом виробу і його реальними параметрами дозволяє позиціонувати товар у відповідній ціновій групі і таким чином максимально витягувати прибуток за якість продукції при її реалізації споживачеві. Маркування як фінішна операція готового виробу дає можливість відмовитися від диспетчирування потоків деталей у виробництві, що веде до економії виробничих і складських приміщень, трудових витрат та ін.
Особливо слід відзначити можливість використання франчайзингу при лазерної маркування виробів масового виробництва. Дійсно, оскільки маркувальні знаки можуть наноситься на готовий виріб, виробник, уклавши договори з власниками торгових марок, може маркувати продукт відповідним логотипом після його сортування, забезпечуючи тим самим високу відповідність продукції вимогам відповідної марки. Це підвищує економічну стійкість виробника і дозволяє йому легко інтегруватися у світові системи збуту.
Відзначимо також, що нанесення інформації безпосередньо на виріб, а також високий дозвіл лазерного маркування (аж до можливості нанесення спеціальних знаків на рівні дефектів поверхні матеріалу) дозволяє забезпечити високу ступінь захисту виробів від підробки. Лазерне маркування ефективна при виробництві підшипників, годинникових механізмів, мікросхем, форсунок двигунів та інших деталей автомобілів і т.д.
Маркування серійних виробів з оперативно змінюється інформацією - одна з багатьох проблем, які можуть бути легко вирішені за допомогою лазерного методу. Гнучке управління лазерним випромінюванням дозволяє наносити інформацію, що змінюється як за заданими законами, так і випадково генерируемую зовнішніми джерелами. Наприклад, часто необхідна маркування номера партії, номера виробу, дати і часу випуску. Ці завдання можуть бути вирішені з використанням стандартних лічильників циклів і імпортуванням поточних даних від комп'ютера. Лазерний метод маркування дозволяє наносити і швидкозмінних інформацію, наприклад, при маркуванні пластикових карт (номер карти, дані чипа, інформація про замовника та ін.) Висока швидкість обробки та нанесення даних при лазерній маркування дозволяють дуже ефективно вирішувати подібні завдання при виробництві телефонних та ін пластикових карт, інформаційних табличок для збірних виробів і механізмів (автомобілі, двигуни), тепловиділяючих елементів, продукції харчової промисловості.
Маркування виробів з підвищеними вимогами до стійкості наноситься інформації - також одне із завдань, яка може бути успішно вирішена за допомогою лазерного променя. Завдяки його унікальним властивостям і модифікації власне матеріалу при мінімальному термомеханічному впливі вдається домогтися високої стійкості маркування і забезпечити збереження властивостей виробу, який маркується. Це особливо важливо для клавіатур комп'ютерів, пластикових деталей автомобілів, телефонних та ін кнопок, а також у випадках, коли необхідно забезпечити тривалу "простежуваність" виробів в процесі експлуатації (при впровадженні системи якості ІСО виробник повинен забезпечити гарантію "простежуваності" вироби, як правило , протягом трьох років).
Маркування штрих-кодами, що наносяться безпосередньо на виріб, дозволяє автоматизувати процес обліку і контролю, а також забезпечує високу ступінь захисту виробів від підробки. Традиційними методами нанесення штрих-кодів на промислові вироби практично неможливо, і в цьому випадку лазерна маркування має безперечною перевагою. Розроблені в даний час технології дозволяють обробляти різні типи одновимірних штрих-кодів - EAN, ITF, бар-код 39, а також двовимірних - PDF 417. Висока роздільна здатність дає можливість наносити штрих-коди на металеві, пластмасові та інші вироби.
Маркування замість традиційних методів нанесення інформації також може успішно реалізовуватися лазерними методами. Розглянуті вище методи унікальні, однак лазерний промінь може ефективно застосовуватися й у традиційних випадках (замість ударного і електрохімічного способів) при маркуванні інструменту, деталей машин і механізмів, панелей приладів, вузлів верстатів, зброї та ін
Лазерне маркування - перспективний і динамічно розвивається технологічний процес. Прогрес в електроніці і програмних продуктах істотно підвищує його конкурентоспроможність в порівнянні з традиційними методами внаслідок додаткових графічних і технологічних можливостей. Поява нових типів потужних лазерів дозволяє створювати компактні установки, зручні для користувача. На сьогоднішній день можна стверджувати, що в Росії сформувався ринок споживачів і виробників (постачальників) лазерного обладнання для маркування. Пропоноване вітчизняними виробниками високоякісне конкурентоспроможне лазерне обладнання для маркування впроваджують такі флагмани російської промисловості, як АвтоВАЗ, Пермська друкована фабрика ГОЗНАК, Елемаш і ряд інших підприємств.
Список літератури
С.Г. Гірський, к.т.н., К.В. Юдін Застосування методів лазерного маркування у промисловості / / ЛАЗЕР-ІНФОРМ. Інформаційний бюлетень Лазерної асоціації № 8 (263) квітень, 2003