Автореферат (Обоснование параметров лазерной маркировки деталей машин и агрегатов для их идентификации и учета)

На правах рукописиГАНЗУЛЕНКО ОКСАНА ЮРЬЕВНАОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОЙ МАРКИРОВКИ ДЕТАЛЕЙМАШИН И АГРЕГАТОВ ДЛЯ ИХ ИДЕНТИФИКАЦИИ И УЧЕТАСпециальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы(полиграфические и упаковочные технологии и оборудование,химическая промышленность) (технические науки)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре «Технология конструкционных материалов и материаловедение» федерального государственного автономного образовательногоучреждения высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»Научный руководитель:Петкова Ани Петровадоктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Мехатроника» федерального государственного автономного образовательного учреждениявысшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»Официальные оппоненты:Жукова Любовь Тимофеевнадоктор технических наук, профессор, директор института прикладного искусства, заведующий кафедрой технологии художественной обработки материалов и ювелирных изделий федерального государственногобюджетногообразовательногоучреждениявысшегообразования«СанктПетербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна»Горный Сергей Георгиевичкандидат технических наук, директор общества сограниченнойответственностью"ЛазерныйЦентр"Ведущая организация:Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»Защита состоится «15» февраля 2018 г.

в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.356.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московский политехнический университет»по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А, ауд. 1211.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотекеМосковского Политеха и на официальном сайте: http://mospolytech.ru, а также наофициальном сайте Минобрнауки РФ: http://vak.ed.gov.ru.Автореферат разослан «___» ____________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат технических наукНагорнова Ирина Викторовна2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. В условиях современного машиностроения в процессепроизводства деталей машин и агрегатов необходимо наносить индивидуальную маркировку для автоматического считывания информации.

Такая маркировка деталей иузлов на каждом участке производства должна обеспечивать качественную сборкувсех этапов технологического процесса. Ранее в производстве на изделия наносилисразу комплекс маркировок, несущий основную информацию - наименование производителя, вариант исполнения, дату изготовления и подтверждение годности детали.В связи с расширением и ростом производства машин и агрегатов повысились и требования к качеству продукции.

В этих условиях возникли новые задачи, для которыхиспользования обычной маркировки недостаточно. Одной из основных функций маркировки деталей современного машиностроения является правильное применение деталей при конвейерной сборке в более жестких пространственных и временных рамках. А при обработке маркировочной информации требуется быстрое получение ответа о возможности установки определенного узла. При этом важно, чтобы при обработке данных были исключены ошибки.

При таких требованиях к производственномупроцессу важно максимально устранить человеческий фактор, то есть полностью автоматизировать данный процесс.Наличие в настоящее время на рынке готовой продукции большого объемаконтрафакта (поддельной продукции) обязывает производителей усиленно разрабатывать новые средства и технологии, обеспечивающие однозначную идентификациюоригинальной продукции. Применяемые сейчас способы защиты и идентификацииготовой продукции, такие как голограммы, штрих-коды, микронадписи и др.

не позволяют кардинально решить данную проблему, т.к. они наносятся на промежуточныеносители информации (бумага, пластик и др.), а не непосредственно на само изделие.Соответственно они могут быть относительно легко подделаны и 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 большойобъем информации об изделии.Нанесение штрих-кодов, в первую очередь, двухмерных высокоплотных штрихкодов прямо на изделия, позволяет решать еще одну важную задачу – размещать насамом изделии нужную информацию с характеристикой условий его изготовления иэксплуатации.Актуальность диссертационной работы вызвана необходимостью научно обосновать выбор параметров лазерных маркировочных комплексов для нанесения на поверхности изделий машин и агрегатов из различных материалов информационныхполей, способных хранить информацию в течение всего срока службы изделия, с целью их учета и идентификации.Степень теоретической разработанности проблемы.

Цветная лазерная маркировка металлов известна несколько десятилетий, но относительно широкое распространение получила лишь в последние годы. Лазерная маркировка металлическойпродукции – деталей машин и агрегатов – может применяться для хранения информации об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Такая маркировка будет долговечна и обладает высоким разрешением.Доля полимерных материалов при производстве деталей, работающих в ответственных узлах машин и агрегатов под нагрузками, в последние годы в значительнойстепени увеличивается.

Однако лазерная маркировка материалов на полимерной ос3нове не получила в настоящий момент широкого применения.Производители лазерных маркировочных комплексов предлагают различные методики нанесения цифровых или буквенных значений, двумерных кодов, логотиповна поверхностях практически всех разновидностей материалов, но при этом нет выработанных критериев определения параметров маркировочного процесса и не существует общего обоснованного подхода для нанесения маркировочных символов, несущих информацию о детали, которую можно было бы считывать и расшифровыватьуниверсальными средствами.В представляемой диссертационной работе было предложено проанализироватьвлияние лазерного излучения на формирование поверхностных структур деталей машин и агрегатов из различных классов материалов при их обработке лазерным маркировочным комплексом, изучить и систематизировать технологические подходы выбора операционных режимов процесса маркировки, отследить эксплуатационные свойства наносимых маркировочных изображений, меток, закодированной информации.Цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является разработкаметодологических основ, математической модели и технологических режимов нанесения маркировки на поверхности изделий из различных материалов импульсным лазером для учета деталей и их идентификации.Для выполнения поставленной цели работы предполагается решить следующиезадачи:- установить закономерности физико-химических процессов, происходящих наповерхности деталей машин и агрегатов из металлических и неметаллических материалов в процессе их лазерной обработки;- определить на основе математической модели технологические параметрыпроцесса лазерной обработки деталей с целью получения на их поверхностях маркировочных символов для материалов различных классов (металлические, полимерные);- разработать технологические режимы маркировки деталей машин и агрегатовдля идентификации изделий из ряда металлических и полимерных материалов и провести их апробацию;- разработать методику маркировки изделий из различных материалов с цельюих идентификации и учета;- исследовать свойства, структурный и фазовый состав получаемых маркировочных символов, проанализировать их эксплуатационные свойства.Объектом изучения являются металлические и полимерные материалы, наиболее широко применяющиеся для производства машин и агрегатов, предметом – процесс нанесения маркировочных информационных полей и изображений на поверхности материалов под воздействием импульсного лазерного излучения.Научная новизна полученных результатов состоит в:1.

научно-обоснованных рекомендациях по расчету и подбору технологическихрежимов лазерного маркировочного комплекса для обработки поверхностей деталеймашин и агрегатов;2. разработке методики и технологических регламентов формирования контрастных изображений, в том числе и символов, несущих зашифрованную информацию, на поверхности изделий машин и агрегатов в процессе их лазерной обработки.Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2014610252 от09.01.2014 г.Теоретическая и практическая значимость полученных результатов состоитв теоретическом и экспериментальном обосновании технологических режимов лазер4ной маркировки для формирования контрастных изображений маркировочных символов на поверхности обрабатываемых изделий.В результате выполнения диссертационной работы были рассчитаны и опробованы режимы лазерного маркировочного комплекса для управления процессом обработки поверхностей деталей машин и агрегатов изделий из различных материалов сцелью их учета, идентификации и защиты от подделок.Диссертационное исследование выполнялось в рамках внебюджетных НИР:«Исследование влияния легирующих элементов и различных технологических параметров на формирование заданных технологических свойств и характеристик конструкционных материалов различного класса» (договор №383-2009 от 15.07.2009 г.