Диссертация (1095072), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Нанесение штрих-кодов, в первую очередь, двухмерных высокоплотныхштрих-кодов, прямо на изделия позволяет решать еще одну важную задачу –размещать на самом изделии нужную информацию с характеристикой условийего изготовления и эксплуатации.
Такая маркировка дает возможность добитьсяавтоматизации контрольно-учетных процессов и обеспечить максимальнуюстепень защиты от подделок.Актуальность диссертационной работы вызвана необходимостью научнообосновать выбор параметров лазерных маркировочных комплексов длянанесения на поверхности деталей машин и агрегатов, изготовленных изразличных материалов, информационных полей, способных хранить информациюв течение всего срока службы изделия, с целью их учета и идентификации.Степеньметалловразработанностиизвестнанескольковопроса.Цветнаядесятилетий,нолазернаямаркировкаотносительноширокоераспространение получила лишь в последние годы [6-10, 103-107].
Лазернаямаркировка металлической продукции – деталей машин и агрегатов – можетприменяться для хранения информации об изделии на протяжении всего егожизненного цикла. Такая маркировка будет долговечна и обладает высокимразрешением.Доля полимерных материалов при производстве деталей, работающих вответственных узлах машин и агрегатов под нагрузками, в последние годы взначительной степени увеличивается. Однако лазерная маркировка материалов наполимерной основе не получила в настоящий момент широкого применения.Одним из важных требований к процессу маркировки в производственных9условиях является максимальная точность воспроизведения маркировочногосимвола, высокая скорость, а зачастую и круглосуточная работа. В настоящеевремя остается потребность в обосновании технологических режимов нанесениямаркировки на детали машин и агрегатов с высокой производительностью, атакжеминимальнымитрудозатратамикачественногоимаркировочныхкомплексовпредлагаютцифровыхбуквенныхзначений,илидолговечногосцельюрезультата.получениямаксимальноПроизводителиразличныедвумерныхметодикикодов,лазерныхнанесениялоготиповнаповерхностях практически всех разновидностей материалов, но при этом нетвыработанных критериев определения параметров маркировочного процесса и несуществует общего обоснованного подхода для нанесения маркировочныхсимволов, несущих информацию о детали, которую можно было бы считывать ирасшифровывать универсальными средствами.Впредставляемойдиссертационнойработебылопредложенопроанализировать влияние лазерного излучения на формирование поверхностныхструктур деталей машин и агрегатов из различных классов материалов при ихобработке лазерным маркировочным комплексом, изучить и систематизироватьтехнологические подходы выбора операционных режимов процесса маркировки,отследить эксплуатационные свойства наносимых маркировочных изображений,меток, закодированной информации.
Для кодирования, хранения и считыванияинформации предлагается использование системы стандартных линейных штрихкодов и двоичных кодов, поскольку считывание и расшифровка такого типамаркировки могут быть произведены посредством стандартных промышленныхсканеров.Цель и задачи работы.
Целью диссертационной работы являетсяразработка методологических основ, математической модели и технологическихрежимов нанесения маркировки на поверхности изделий из различныхматериалов импульсным лазером для учета деталей и их идентификации.Для выполнения поставленной цели работы предполагается решитьследующие задачи:10- установить закономерности физико-химических процессов, происходящихна поверхности деталей машин и агрегатов из металлических и неметаллическихматериалов в процессе их лазерной обработки;определить на основе математической модели технологические-параметры процесса лазерной обработки деталей с целью получения на ихповерхностях маркировочных символов для материалов различных классов(металлические, полимерные);- разработать технологические режимы маркировки деталей машин иагрегатов для идентификации изделий из ряда металлических и полимерныхматериалов и провести их апробацию;- разработать методику маркировки изделий из различных материалов и ихидентификации и учета;- исследовать структурный и фазовый состав получаемых маркировочныхсимволов, 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 иизображений на поверхности материалов под воздействием импульсноголазерного излучения.Научная новизна.
Научная новизна полученных результатов состоит в:1)научно-обоснованныхрекомендацияхпорасчетуиподборутехнологических режимов лазерного маркировочного комплекса для обработкиповерхностей деталей машин и агрегатов;2) разработке методики и технологических регламентов формированияконтрастных изображений, в том числе и символов, несущих зашифрованнуюинформацию, на поверхности изделий машин и агрегатов в процессе их лазернойобработки.Новизнатехническихрешенийподтвержденасвидетельствомогосударственной регистрации программы для ЭВМ № 2014610252 от 09.01.2014 г.[11].11Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая ипрактическая значимость полученных результатов состоит в расчете и подборережимов лазерного маркировочного комплекса для управления процессомобработки поверхностей деталей машин и агрегатов, разработанной методике наоборудовании класса импульсных твердотельных лазеров с диодной накачкой дляширокого применения метода маркировки изделий из различных материалов сцелью их учета, идентификации и защиты от подделок.В результате выполнения работы был предложен ряд возможностей длясоздания в реальных условиях обеспеченности промышленности перспективнойтехнологией с использованием стандартного оборудования для широкогоприменения современного метода маркировки деталей машин и агрегатов изразличных материалов с использованием маркировочного лазерного комплекса.Диссертационное исследование выполнялось в рамках внебюджетных НИР:«Исследование влияния легирующих элементов и различных технологическихпараметров на формирование заданных технологических свойств и характеристикконструкционных материалов различного класса» (договор №383-2009 от15.07.2009 г.
с ФГУП "ЦНИИ КМ «Прометей" в рамках ГК № 02.740.11.0140 от15.06.2009г.),государственныхконтрактов«Формированиемикро-инанокластерных оксидных систем с заданными цветовыми характеристиками сцелью получения полицветного изображения полиграфического качества наметаллической поверхности под воздействием импульсного лазерного излучения»(ГК № П583 от 05.08.2009) и «Проведение теоретических и экспериментальныхисследований процесса формирования графической и битовой зашифрованнойинформации (информационного поля) на поверхности изделий из различныхматериалов (металл, стекло, керамика) для их защиты их от подделок,паспортизации и идентификации» (ГК № 14.В37.21.1095 от 07.09.2012 г.) в рамкахФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы», и соглашения «Разработка конструкции и общих принциповуправления комплексным электролизным агрегатом для одновременной выработкианолита для обеззараживания воды и феррата для обеззараживания стоков» (№1214.575.21.0080 от 16 июля 2014 г.) в рамках ФЦП «Исследования и разработки поприоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса Россиина 2014-2020 годы».Методология и методы исследования.
В ходе работы над диссертациейбыли использованы экспериментальные и теоретические методы исследований.Экспериментальные исследования по тестированию и апробации режимовпроцесса маркировки проводились на прецизионном лазерном маркировочномкомплексе ДМарк-06. Обработка результатов проводилась с применениемметодов математической статистики при использовании стандартных программ.Для анализа фазово-структурного состава и геометрических параметров оксидныхпленок, которыми были сформированы маркировочные символы, нанесенные наповерхности исследуемых образцов, были применены физические, физикохимические и физико-механические методы (рентгеноструктурный анализ,ионное травление, микроструктурный анализ и пр.), часть исследованийпроводилась на лабораторной базе ФГУП "ЦНИИ КМ «Прометей» в рамкахсовместного контракта.Положения, выносимые на защиту.Основные положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем:- математическая модель, определяющая закономерности взаимосвязифизических свойств материала и технологических параметров процесса лазерноймаркировки, обеспечивает формирование контрастных изображений с заданнымицветовымихарактеристикамиприобработкеповерхностиметаллическихматериалов импульсным лазером;- устойчивость и цветовая гамма нанесенных изображений зависят отфизико-химических свойств материала и от установленных режимов работылазерного маркировочного комплекса: тока накачки диодной линейки, скоростимаркировки и частоты следования импульсов;- методика нанесения маркировочных символов на детали машин иагрегатов и технологические режимы лазерного комплекса, обеспечивающиепроцесслазерноймаркировки,позволяютполучатьнепосредственнона13поверхности изделий контрастные, считываемые стандартными устройствамиизображения за счет управления тремя основными параметрами лазерногомаркировочного комплекса.Степень достоверности результатов.Достоверность и обоснованность научных исследований диссертационнойработыобеспечиваетсяпроведеннымиисследованиямирассматриваемыхматериалов, методами математического моделирования процессов на поверхностиматериалов под действием импульсного лазерного излучения, проведением иобобщением большого объема экспериментальных данных по изучаемомувопросу, практической апробацией технологических параметров процессалазерной маркировки на конкретных материалах, а также воспроизводимостьюполученных результатов.Апробация результатов работы.Основныепринципыирезультатыдиссертационнойработыбылипредставлены и обсуждались на следующих семинарах и конференциях: Третьеймеждународной конференции «Деформация и разрушение материалов инаноматериалов»,Москва,2009г.;международнойнаучно-практическойконференции «Инновационные процессы и технологии в современном мире»,Уфа, 2013 г.; научно-практической конференции c международным участием«Неделя науки СПбГПУ», Санкт-Петербург, 2013 г.; II международной научнопрактическойконференции«Инновационныесистемыпланированияиуправления на транспорте и в машиностроении», Санкт-Петербург, 2014 г.; 4-ймеждународнойконференции«Современноемашиностроение.Наукаиобразование», Санкт-Петербург, 2014 г.; 14th International Conference «Research andDevelopment in Mechanical Industry», Topola, Serbia, 2014; III международнойнаучно-практическойконференции«Инновациинатранспортеивмашиностроении.
Секция «Технологические процессы в машиностроении»,Санкт-Петербург, 2015 г; научно-практической конференции c международнымучастием «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, 2016 г.; международнойнаучно-практической конференции «Инновации и перспективы развития горного14машиностроения и электромеханики: IPDME-2017», Санкт-Петербург, 2017 г.Методикананесениямаркировочныхсимволовсзакодированнойинформацией посредством импульсного лазерного излучения на металлические(титановый сплав ВТ1-0) поверхности деталей комплексного электролизногоагрегата для обеззараживания воды и стоков была использована в рамкахпроизводственного процесса завода химического оборудования «Заря» соформлением акта на бланке организации, заверенным печатью и подписьюруководителя предприятия от 08.12.2016 г.Личный вклад автора.Личное участие автора состоит в анализе существующих технологиймаркировкидеталеймашиностроения,подготовкепубликацийпотемеисследования, подборе исследуемых материалов, применяемых для изготовлениядеталей машин и агрегатов, постановке цели и задач исследования, проведениилабораторных исследований и научных экспериментов, подборе технологическихрежимов процесс обработки поверхности материалов лазерным излучением,проверке устойчивости и считываемостью сканером нанесенных закодированныхмаркировочных символов, формулировке заключительных выводов.Публикации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
