Диссертация (Обоснование параметров лазерной маркировки деталей машин и агрегатов для их идентификации и учета), страница 20

Свидетельством этому факту при протеканиипроцесса лазерной маркировки является участок оплавления зоны отпечатка,образующего от воздействия импульса лазерного луча на поверхность образца.138Поэтому можно предположить, что нагрев поверхности до температур ниже этихзначений, до которых нагревается образец при лазерной маркировке, не приводит кпоследующему окислению.Таким образом, можно утверждать, что маркировочные изображения,полученные на исследуемых металлических материалах из коррозионностойкихсталей и титановых сплавов в процессе лазерной маркировки, будут сохранять своислужебные характеристики не только при нормальных, но и при повышенныхтемпературах эксплуатации деталей.К сожалению, нельзя сделать аналогичные выводы про образец из сплаваЛ63.

При помещении образца в печь с повышением температуры на поверхностимедного сплава продолжает происходить активное окисление как обработанныхучастков исследуемого образца, так и необработанной основы. Учитываятемпературные изменения, характерные для системы медь – кислород (рисунок4.13) можно отметить, что оксиды меди будут активно вступать в окислительновосстановительные реакции [102].

Протекание этих реакций определяетсятемпературой окружающей среды. Следовательно, процесс окисления будетпродолжаться.Рисунок 4.13 – Диаграмма состояния системы медь-кислород139На рисунке 4.14 представлены образцы сплава Л63 с нанесеннымицветовыми палитрами до проведения термообработки в печи и после. Порезультатам проведенного эксперимента можно сделать вывод о том, чтонанесенные маркировочные символы неустойчивы на поверхности медного сплава,цветовые палитры на поверхности образца существенно отличаются до нагрева впечи и после проведенной термообработки. На рисунке 4.15 приведеноувеличенное изображение участка замаркированной области после нагрева ивыдержки в печи.

Из линейки сродства к кислороду Cu→Zn→Mg→Al,представленногововторойглавевероятностьобразованияоксидовиинтенсивность протекания реакции выше у цинка, а его в сплаве Л63 можетсодержаться до 38%. Поэтому в оксидных пленках латуни Л63 также присутствуюти оксиды цинка, которые также проявили неустойчивость к термическойобработке.а)б)Рисунок 4.14 – Цветовая палитра на Л63 а) до термообработки,б) после после термообработкиРисунок 4.15 – Поверхность образца сплава Л63 после нагрева и выдержки1404.4 Выводы по четвертой главеПо результатам исследований фазового состава и свойств нанесенных впроцесселазерноймаркировкиизображенийбылисделаныследующиезаключения:1. Микроструктурный анализ образцов показал, что цветные образования,полученные на поверхности исследованных образцов, в соответствии симеющимися представлениями, являются многослойными оксидными пленкамиразличной толщины и состава.2.

Фазовый состав поверхности образцов сталей 08Х13 и 12Х17 послелазерной обработки по различным режимам, обеспечивающим различныецветовые оттенки, представлен ферритной (α-фаза) и оксидной (Ме3О4) фазами,при этом появление оксидного слоя со структурой типа Ме3О4 связано сприсутствием ферритной фазы как основной фазы материала подложки. Наличиеоксидных слоев на поверхности коррозионностойких выполняет дополнительнуюфункцию - повышает поверхностную твердость и износостойкость детали.3.

Рентгеноструктурное исследование поверхности образцов титана ВТ1-0синего цвета выявило наличие оксидов TiO и Ti2O3 и присутствие полногодифракционного спектра -титана. Наличие оксидов титана в фазовом составе наповерхности сплава ВТ1-0 значительно повышает поверхностную твердость иизносостойкость изделия.4.Выяснилось,маркировочныесимволы,нанесенныеимпульснымпрецизионным лазером, обладают всеми качествами, предъявляемыми кмаркировке подобного типа, и, самое главное, не ухудшает в большинствеслучаев эксплуатационные качества изделий, основное из которых коррозионнаястойкость.141ЗАКЛЮЧЕНИЕВходевыполнениядиссертационнойработыбылиразработаныметодологические основы определения режимов процесса лазерной маркировкидля семи марок металлических сплавов и ряда полимерных материалов.

С учетомфизико-химических процессов, происходящих на поверхности металлическихматериалов при обработке их поверхности импульсным лазером, былапредложена усовершенствованная модель для расчета технических параметровлазерного маркировочного комплекса. Эта модель учитывает не толькоособенности технологических возможностей приведенной лазерной установки, нои ряд физических свойств обрабатываемого материала. Используя предложеннуюмодель, возможно провести расчеты для определения режимов лазерноймаркировки для других марок металлических материалов, обрабатываемыхимпульсных твердотельных Nd:YAG-лазеров с диодной накачкой. Наносимые порассчитанным режимам маркировочные символы удовлетворяют требованиям,предъявляемымкзакодированнымметкам,демонстрируюткорректнуюсчитываемость зашифрованной информации, на металлических материалах могутбыть использованы цветные маркировочные знаки.Представленные в работе режимы процесса маркировки серийных изделийиз металлических и полимерных материалов предназначены для идентификации иучета деталей.

Данные режимы могут также обеспечить нанесение наповерхности металлических материалов сложных многоцветных маркировочныхизображений, в том числе и широкой цветовой гаммы, распространяющейся нетолько на изображения логотипов или специальных символов, но и накодировочные коды, что позволить применять такого типа маркировку длязащиты изделий подделок.Результаты диссертационной прошли апробацию на промышленномпредприятиипоРекомендованныепроизводствурежимыхимическоголазерногооборудованиямаркировочногозаводкомплекса«Заря».былииспользованы в процессе маркировки деталей комплексного электролизного142агрегата для обеззараживания воды и стоков на поверхности из материала маркиВТ1-0. Нанесенные в процессе лазерной маркировки символы содержатдостаточно большой объем закодированной информации, а закодированнаяинформация устойчиво сохраняется на поверхности агрегата и поддаетсякорректной расшифровке.

Результаты промышленной апробации рассчитанныхрежимов для обеспечения процесса лазерной маркировки деталей машин иагрегатов найдены полезными и перспективными для использования в рамкахпроизводственного процесса завода химического оборудования «Заря» и могутбытьрекомендованыквнедрениюнааналогичныхпроизводственныхпредприятиях, о чем свидетельствует акт апробации от08.12.2016 г.,сканированная копия которого представлена в Приложении 4.Также результаты представленной диссертационной работы внедрены вучебный процесс ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет», аименно, на кафедре «Материаловедение и технологии художественных изделий»при обучении студентов по направлению 22.04.01 – «Материаловедение итехнологииматериалов»,технологиинаноматериаловлабораторныезанятияпопрофилюимагистратурыпокрытий»дисциплине«Материаловедениепроводятся«Проектированиепрактическиеиитехнологическихпроцессов формирования и обработки наноматериалов и покрытий», о чемсвидетельствует акт о внедрении результатов диссертации в учебный процесс от31.08.2017 г., сканированная копия которого представлена в Приложении 5.Новизна технических решений, применяемых при работе над диссертацией,подтверждена зарегистрированной в государственных органах программойавтоматического анализа изображения считанного нанобар-кода (Приложение 6).Подводя итоги проделанной диссертационной работы, можно сделатьследующие основные выводы о том, что предложенные методики процессалазерной маркировки деталей машин и агрегатов могут найти широкоеприменение на предприятиях химического, энергетического и транспортногомашиностроениявсвязисеговысокойэффективностью,высокойпроизводительностью и относительно невысокой стоимостью самого процесса.143Основные выводы по работе:1.

Установлены закономерности процесса образования оксидных структур сзаданнымицветовымихарактеристикаминаповерхностиметаллическихматериалов в процессе обработки изделий импульсным лазером. В полимерныхматериалах происходит оплавление и выпаривание поверхностного слоя собразованием контрастных участков по отношению к оттенку основного цветаповерхности.2.Наосновематематическоймоделиопределеныосновныетехнологические параметры процесса лазерной маркировки и их допустимыеграницы для формирования на материалах различных классов (металлические,полимерные) маркировочных изображений и битовой информации (в видезакодированных символов).3.

Для выбранных материалов, наиболее широко применяющихся дляизготовления деталей машин и агрегатов, разработаны технологические режимыпроцесса обработки поверхности с целью нанесения лазерным оборудованиемцветных маркировочных изображений и меток с закодированной информациейдля возможности учета деталей и идентификации.4. Проведена апробация рекомендованных режимов лазерного комплекса наряде образцов из металлических и полимерных материалов. Приведеныметодические рекомендации по обеспечению процесса лазерной маркировкиизделий из различных материалов непосредственно на поверхности деталей сцелью их идентификации и учета.5. Представлены результаты исследования свойств, структурного ифазового состава получаемых в процессе лазерной обработки и несущихинформациюмаркировочныхизображений(покрытий).Провереныэксплуатационные свойства нанесенных маркировок, которые подтверждаютустойчивость нанесенных изображений и зашифрованной информации, а также еекорректную считываемость.144СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Полозов Ю.А., Грушовенко А.Е.