Помощь студентам в учебе
Разработка процесса маркировки кронштейна проектора из тонкой листовой стали 08ПС на лазерном станке LVD Impuls 6020
|
Введение
Глава 1. Теоретические аспекты разработки процесса лазерной маркировки. 10
1.1 Анализ применения различных способов маркировки готовой продукции 10
1.2 Анализ применения различных лазеров для получения изображений и
информационных полей на материалах 17
1.3 Оборудование и технологии лазерной маркировки 22
1.4 Основные технологические применения лазерной маркировки 27
1.5 Физические основы лазерной обработки материала 30
1.5.1 Физические основы процесса лазерной маркировки 30
1.5.2 Процессы на поверхности материалов при воздействии лазерного
излучения в процессе нанесения маркировки 31
1.5.3 Нанесение маркировки на металлические материалы лазером 36
1.5.4 Особенности окисления металлических материалов при лазерном
воздействии 38
1.6 Характеристика марки стали 08пс 41
1.6.1 Химический состав и характеристики 41
1.6.2 Расшифровка 40
1.6.3 Свойства стали 08пс 41
1.6.4 Термическая обработка 41
Глава 2.Патентно-информационный обзор 46
2.1 Обзор по способу лазерной маркировки 46
2.2 Обзор по устройству для лазерной маркировки 46
2.3 Описание установки 51
2.4 Порядок выполнения эксперимента 57
Глава 3. Экспериментально-расчетная часть 59
3.1 Экспериментальная часть 57
3.2 Расчетная часть. Импульсная лазерная обработка неподвижным точечным
источником 64
3.2.1 Теплофизические характеристики вещества 64
3.2.2 Параметры лазерной обработки 66
Заключение 68
Список литературы
Глава 1. Теоретические аспекты разработки процесса лазерной маркировки. 10
1.1 Анализ применения различных способов маркировки готовой продукции 10
1.2 Анализ применения различных лазеров для получения изображений и
информационных полей на материалах 17
1.3 Оборудование и технологии лазерной маркировки 22
1.4 Основные технологические применения лазерной маркировки 27
1.5 Физические основы лазерной обработки материала 30
1.5.1 Физические основы процесса лазерной маркировки 30
1.5.2 Процессы на поверхности материалов при воздействии лазерного
излучения в процессе нанесения маркировки 31
1.5.3 Нанесение маркировки на металлические материалы лазером 36
1.5.4 Особенности окисления металлических материалов при лазерном
воздействии 38
1.6 Характеристика марки стали 08пс 41
1.6.1 Химический состав и характеристики 41
1.6.2 Расшифровка 40
1.6.3 Свойства стали 08пс 41
1.6.4 Термическая обработка 41
Глава 2.Патентно-информационный обзор 46
2.1 Обзор по способу лазерной маркировки 46
2.2 Обзор по устройству для лазерной маркировки 46
2.3 Описание установки 51
2.4 Порядок выполнения эксперимента 57
Глава 3. Экспериментально-расчетная часть 59
3.1 Экспериментальная часть 57
3.2 Расчетная часть. Импульсная лазерная обработка неподвижным точечным
источником 64
3.2.1 Теплофизические характеристики вещества 64
3.2.2 Параметры лазерной обработки 66
Заключение 68
Список литературы
В процессе производства различных изделий необходимо наносить индивидуальную маркировку для автоматического считывания информации. Такая маркировка деталей и узлов на каждом этапе производства должна обеспечивать качественную сборку единиц всего технологического процесса. Ранее на производстве на изделия наносили целый комплекс маркировок, включающий такую информацию, как наименование производителя, вариант исполнения, дата изготовления и подтверждение годности детали.
Маркировка дает возможность сохранять данные о деталях в течение всего срока их эксплуатации, в том числе и гарантийного. Процесс маркировки деталей требует высокой точности и оперативности, которые должны позволить получить качественный продукт малыми затратами.
Важным элементом в промышленном производстве является идентификация изделий. Для отслеживания производимой продукции в процессе производства и для корректного использования в период эксплуатации требуется наносить на нее информацию. Для идентификации изделия на него наносится его наименование и технические данные, логотип изготовителя или фирменный знак производства, сопутствующая информация о времени изготовления продукции, даты и пр.
Таким образом, маркировка деталей для их учета и идентификации - это важные операции технологического процесса в производстве, входящие в обязательный цикл работы производственного участка предприятия. Если в торговле и логистике вполне достаточно использовать этикетки на бумажных носителях со всей необходимой информацией на упаковке товара, которая легко считывается с помощью сканера штрих-кодов или терминала сбора данных, то в тяжелой промышленности невозможно обойтись без надежной и качественной маркировки, наносимой непосредственно на поверхности деталей, которые в последствии будут использоваться в составе различных конструкций и узлов и зачастую должны сохраняться в течение всего срока службы агрегата.
Наличие в настоящее время на рынке готовой продукции большого объема подделки обязывает производителей усиленно разрабатывать новые средства и технологии, которые обеспечат точную идентификацию оригинальной продукции. Используемые в настоящее время способы защиты и идентификации готовой продукции (штрих-коды, микронадписи, голограммы и т.д.) не позволяют существенно избавиться от данной проблемы, в связи с тем, что наносятся они на промежуточные носители информации (бумагу, пластик и т.д.), а не на само изделие, из-за этого они могут быть довольно легко подделаны или утеряны при эксплуатации изделий. В тех же случаях, когда метки наносятся на само изделие, применяемые методы достаточно сильно деформируют поверхность деталей (метод «питов», метод «лазерной насечки») и, самое главное, не позволяют записать большой объем информации об изделии [2-5].
Традиционные методы маркировки не позволяют наносить хорошо различимые и долговременные штриховые коды на промышленные изделия, в свою очередь процесс лазерной маркировки может обеспечить качественное нанесение и долгосрочное хранение маркировочной информации на поверхности изделий. Специфика маркировки посредством специальных лазерных маркировочных комплексов заключается в том, что лазерный луч обладает определенным рядом свойств и при его воздействии на вещество происходит модификация поверхности материалов с минимальным термическим влиянием на их поверхность. Это позволяет получить стойкую и хорошо различимую маркировку, не повреждая поверхность. Изменяя мощность используемого лазера, возможно создавать уникальные изображения, обеспечивая максимальную четкость изображения за счет изменения химических, физических и оптических свойств поверхности обрабатываемого материала.
Маркировка, нанесенная лазером, будет устойчива к внешним воздействиям, не потускнеет со временем, ее возможно нанести даже на труднодоступные части изделий.
К процессу маркировки в производственных условиях предъявляются следующие наиболее важные требования:
• максимальная точность воспроизведения маркировочного символа;
• высокая скорость;
• и довольно часто, круглосуточная работа.
В настоящее время остается потребность в обосновании технологических режимов нанесения маркировки на изделия, а также минимальными трудозатратами получить максимально качественный и долговременный результат.
Маркировка деталей, готовых изделий и узлов- это один из наиболее важных процессов в современном промышленном производстве. Если на изделии отсутствует маркировка, то контроль качества и объемов выпускаемой продукции затрудняется, или вовсе становится невозможным. Маркировка деталей, узлов и изделий необходима производителю, чтобы контролировать объём выпускаемой продукции, качество, а также продвигать свою торговую марку. Конечный пользователь получает на маркированном изделии информацию о типе и параметрах продукции и гарантию качества от производителя. Таким образом, современное производство, реализация и учет продукции требуют высокотехнологичных методов маркировки — гибких, скоростных, компьютеризированных, и не влияющих на работоспособность и потребительские свойства маркируемых деталей, узлов и изделий.
На сегодняшний день существуют следующие способы маркировки: ударно-механический, электрохимический, окрашивание красками, наклейка этикеток и лазерная маркировка, метод, который считается наиболее современным и технологичным. Поскольку лазерным излучением, можно управлять как во времени, так и в пространстве, а также точно дозировать и регулировать энергию излучения, то метод лазерной маркировки обладает исключительно высокой гибкостью. Использование лазеров с различной
длиной волны (10.6 мкм, 1.06 мкм, 0.51 мкм и другие) определяет широкий круг маркируемых материалов. Таким образом, данный способ позволяет с высокой точностью, скоростью и качеством маркировать металлы, пластик, керамику, полупроводники, окрашенные материалы, различного рода резину, кожу, твердые и специальные сплавы, стекло, дерево и прочее. Лазерная маркировка не влияет на свойства маркируемой продукции и осуществляется качественно, точно и быстро.
Целью дипломной работы является разработка процесса маркировки кронштейна проектора из тонкой листовой стали 08пс на лазерном станке LVD Impuls 6020.
Для выполнения поставленной цели работы предлагается решить следующие задачи:
- изучить теоретические аспекты разработки процесса лазерной маркировки, а именно: применение различных лазеров для получения изображения на материалах, анализ применения различных способов маркировки готовой продукции, оборудование и технологии лазерной маркировки, основные технологические применения лазерной маркировки и физические основы лазерной обработки материала, а также характеристики марки стали 08пс;
- провести эксперименты, выделить наилучший образец и определить для него соответствующие режимы маркировки;
- разработать процесс маркировки на лазерном станке для идентификации изделия из ряда металлических материалов;
- определить теплофизические характеристики вещества;
- произвести расчеты и определить параметры лазерной обработки.
Объектом изучения является изделие из металлического материала, наиболее широко применяющегося в промышленном производстве, предметом - процесс нанесения изображения на поверхности материала под воздействием импульсного лазерного излучения.
Маркировка дает возможность сохранять данные о деталях в течение всего срока их эксплуатации, в том числе и гарантийного. Процесс маркировки деталей требует высокой точности и оперативности, которые должны позволить получить качественный продукт малыми затратами.
Важным элементом в промышленном производстве является идентификация изделий. Для отслеживания производимой продукции в процессе производства и для корректного использования в период эксплуатации требуется наносить на нее информацию. Для идентификации изделия на него наносится его наименование и технические данные, логотип изготовителя или фирменный знак производства, сопутствующая информация о времени изготовления продукции, даты и пр.
Таким образом, маркировка деталей для их учета и идентификации - это важные операции технологического процесса в производстве, входящие в обязательный цикл работы производственного участка предприятия. Если в торговле и логистике вполне достаточно использовать этикетки на бумажных носителях со всей необходимой информацией на упаковке товара, которая легко считывается с помощью сканера штрих-кодов или терминала сбора данных, то в тяжелой промышленности невозможно обойтись без надежной и качественной маркировки, наносимой непосредственно на поверхности деталей, которые в последствии будут использоваться в составе различных конструкций и узлов и зачастую должны сохраняться в течение всего срока службы агрегата.
Наличие в настоящее время на рынке готовой продукции большого объема подделки обязывает производителей усиленно разрабатывать новые средства и технологии, которые обеспечат точную идентификацию оригинальной продукции. Используемые в настоящее время способы защиты и идентификации готовой продукции (штрих-коды, микронадписи, голограммы и т.д.) не позволяют существенно избавиться от данной проблемы, в связи с тем, что наносятся они на промежуточные носители информации (бумагу, пластик и т.д.), а не на само изделие, из-за этого они могут быть довольно легко подделаны или утеряны при эксплуатации изделий. В тех же случаях, когда метки наносятся на само изделие, применяемые методы достаточно сильно деформируют поверхность деталей (метод «питов», метод «лазерной насечки») и, самое главное, не позволяют записать большой объем информации об изделии [2-5].
Традиционные методы маркировки не позволяют наносить хорошо различимые и долговременные штриховые коды на промышленные изделия, в свою очередь процесс лазерной маркировки может обеспечить качественное нанесение и долгосрочное хранение маркировочной информации на поверхности изделий. Специфика маркировки посредством специальных лазерных маркировочных комплексов заключается в том, что лазерный луч обладает определенным рядом свойств и при его воздействии на вещество происходит модификация поверхности материалов с минимальным термическим влиянием на их поверхность. Это позволяет получить стойкую и хорошо различимую маркировку, не повреждая поверхность. Изменяя мощность используемого лазера, возможно создавать уникальные изображения, обеспечивая максимальную четкость изображения за счет изменения химических, физических и оптических свойств поверхности обрабатываемого материала.
Маркировка, нанесенная лазером, будет устойчива к внешним воздействиям, не потускнеет со временем, ее возможно нанести даже на труднодоступные части изделий.
К процессу маркировки в производственных условиях предъявляются следующие наиболее важные требования:
• максимальная точность воспроизведения маркировочного символа;
• высокая скорость;
• и довольно часто, круглосуточная работа.
В настоящее время остается потребность в обосновании технологических режимов нанесения маркировки на изделия, а также минимальными трудозатратами получить максимально качественный и долговременный результат.
Маркировка деталей, готовых изделий и узлов- это один из наиболее важных процессов в современном промышленном производстве. Если на изделии отсутствует маркировка, то контроль качества и объемов выпускаемой продукции затрудняется, или вовсе становится невозможным. Маркировка деталей, узлов и изделий необходима производителю, чтобы контролировать объём выпускаемой продукции, качество, а также продвигать свою торговую марку. Конечный пользователь получает на маркированном изделии информацию о типе и параметрах продукции и гарантию качества от производителя. Таким образом, современное производство, реализация и учет продукции требуют высокотехнологичных методов маркировки — гибких, скоростных, компьютеризированных, и не влияющих на работоспособность и потребительские свойства маркируемых деталей, узлов и изделий.
На сегодняшний день существуют следующие способы маркировки: ударно-механический, электрохимический, окрашивание красками, наклейка этикеток и лазерная маркировка, метод, который считается наиболее современным и технологичным. Поскольку лазерным излучением, можно управлять как во времени, так и в пространстве, а также точно дозировать и регулировать энергию излучения, то метод лазерной маркировки обладает исключительно высокой гибкостью. Использование лазеров с различной
длиной волны (10.6 мкм, 1.06 мкм, 0.51 мкм и другие) определяет широкий круг маркируемых материалов. Таким образом, данный способ позволяет с высокой точностью, скоростью и качеством маркировать металлы, пластик, керамику, полупроводники, окрашенные материалы, различного рода резину, кожу, твердые и специальные сплавы, стекло, дерево и прочее. Лазерная маркировка не влияет на свойства маркируемой продукции и осуществляется качественно, точно и быстро.
Целью дипломной работы является разработка процесса маркировки кронштейна проектора из тонкой листовой стали 08пс на лазерном станке LVD Impuls 6020.
Для выполнения поставленной цели работы предлагается решить следующие задачи:
- изучить теоретические аспекты разработки процесса лазерной маркировки, а именно: применение различных лазеров для получения изображения на материалах, анализ применения различных способов маркировки готовой продукции, оборудование и технологии лазерной маркировки, основные технологические применения лазерной маркировки и физические основы лазерной обработки материала, а также характеристики марки стали 08пс;
- провести эксперименты, выделить наилучший образец и определить для него соответствующие режимы маркировки;
- разработать процесс маркировки на лазерном станке для идентификации изделия из ряда металлических материалов;
- определить теплофизические характеристики вещества;
- произвести расчеты и определить параметры лазерной обработки.
Объектом изучения является изделие из металлического материала, наиболее широко применяющегося в промышленном производстве, предметом - процесс нанесения изображения на поверхности материала под воздействием импульсного лазерного излучения.
В результате выполнения данной работы была рассмотрена тема
«Разработка процесса маркировки кронштейна проектора из тонкой листовой
стали 08ПС на лазерном станке LVD Impuls 6020».
Был проведен эксперимент, вследствие чего был полностью изучен
процесс нанесения информации на изделие методом лазерной маркировки.
Также были проведены расчеты и определены следующие данные:
технологические режимы маркировки изделия из тонкой листовой стали 08пс
на лазерном станке LVD Impuls 6020, теплофизические характеристики
вещества, также были определены параметры процесса лазерной обработки
детали, с целью получения на ее поверхности маркировочных символов.
По данным приведенных расчетов были определены следующие
параметры: радиус пятна лазерного излучения �� составляет 2,5×10-4 м;
площадь пятна лазерного излучения 1,963 × 10−7м2; мощность лазерного
воздействия � = 350�; плотность мощности лазерного воздействия q=
1.783×109 кг/с3; время лазерного воздействия 0,02с; зона термического
влияния, на которое распространяется тепло по поверхности материала за
время лазерного воздействия 6,264×10-4 м; скорость распространения теплового
фронта в материале детали за время лазерного воздействия составляет 0,016
м/с.
«Разработка процесса маркировки кронштейна проектора из тонкой листовой
стали 08ПС на лазерном станке LVD Impuls 6020».
Был проведен эксперимент, вследствие чего был полностью изучен
процесс нанесения информации на изделие методом лазерной маркировки.
Также были проведены расчеты и определены следующие данные:
технологические режимы маркировки изделия из тонкой листовой стали 08пс
на лазерном станке LVD Impuls 6020, теплофизические характеристики
вещества, также были определены параметры процесса лазерной обработки
детали, с целью получения на ее поверхности маркировочных символов.
По данным приведенных расчетов были определены следующие
параметры: радиус пятна лазерного излучения �� составляет 2,5×10-4 м;
площадь пятна лазерного излучения 1,963 × 10−7м2; мощность лазерного
воздействия � = 350�; плотность мощности лазерного воздействия q=
1.783×109 кг/с3; время лазерного воздействия 0,02с; зона термического
влияния, на которое распространяется тепло по поверхности материала за
время лазерного воздействия 6,264×10-4 м; скорость распространения теплового
фронта в материале детали за время лазерного воздействия составляет 0,016
м/с.