激光诱导不锈钢表面着色工艺及其应用研究

发布时间：2020-07-26 07:36

【摘要】：在传统金属零部件标刻领域中,很长一段时间采用的是机械刻划的标记方式。通常机械刻划是采用比标记零件硬度更高强度更大的合金材料在待标记零件表面“加工”出所需要的额标记内容,在完成刻划的同时对零件表面造成不可逆的损伤,甚至影响整个零件的性能。人们不得不追求更合理的标记方式,激光打标技术应运而生。激光在标刻过程中不直接接触工件,不对工件表面造成直接损伤,并且激光作用工件热影响区小,标记时间短,渐渐取代传统标记方式。激光彩色打标技术的研究扩展了激光打标设备生产企业在激光打标机上的应用领域。对金属制品来说,应用激光彩色打标添加彩色身份标识或是彩色斑斓的图案标记,可大大提升本身的产品附加值,如产品的艺术性,从而增强金属制品的竞争力。与传统打标技术不同,激光彩色打标技术工艺更为特殊,并且受材料本身特性和激光器性能影响较大,目前尚处于研究阶段,但是它特有的如无污染、非接触加工方式、对工件零损伤、成本低廉等技术特点,使得这一技术有着巨大的发展前景。基于特定型号激光打标机在304不锈钢材料表面进行彩色打标工艺研究,从能量角度探索彩色打标的工艺合理性,将打标机如有效矢量步长、有效矢量步间延时、电流值等打标参数转换为与彩色打标技术直接相关的激光功率、扫描速度等通用参数,从而提高激光彩色打标工艺的通用性,为其市场推广打下基础。试验发现在一定范围内激光能量由弱变强过程中,不锈钢表面打标区域颜色变化依次为：浅黄、浅蓝、蓝、红、紫红、青绿；垫定彩色打标工艺基础上将其应用到金属表面Data Matrix二维条码身份标识领域,对此种条码的可识别性以及识别速度进行试验探究。激光彩色打标在二维条码方面的应用相比传统激光直接标记条码,机械标刻条码等方式,非去除材料加工方式最大程度上保证了金属表面完整性,而仅有纳米级的打标深度更是对产品本身机械、物理、化学等方面性能基本没有影响,是传统二维条码标记技术的一个重要补充；设计开发了专门的二维条码识读嵌入式系统,包括条码采集、信息显示、信息存储、传输通讯(Wi-Fi)以及图像处理及条码识别五大功能模块,其中图像处理模块专门针对激光彩色打标的二维条码,采用全局阈值与局部阈值相结合的二值化方法,更加完美的提取条码信息,确保了读取的准确率。总之,本文从激光彩色打标技术工艺探索到二维条码应用再到条码识别系统整个过程有机的结合形成完整的整体,具有重要的实际价值和意义。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG177;TN249
【图文】：

原理图,振镜,打标,原理图

图２４振镜式打标原理图逡逑

激光打标机,焦平面,光斑,电流

图２－６焦平面处光斑估测图（一小格代表１０｜ｍａ）逡逑２、激光打标机电流和功率关系逡逑

打标,电流,强度,示意图

光功率为１．４５＼＾。其他参数设置；有效矢量步长化００２１１１１１１，有效矢量步间延时ｌＯ＾ｉｓ，逡逑０频率３ＫＨｚ（默认值），０释放时间１２）＿ｉｓ（默认值），Ｗ上述参数进行试打标效果如逡逑图２－９所示。逡逑ａ为原图，ｂ为棉棒擦拭后效果图逡逑图２－９焦平面处打标图逡逑从图片中可看出在焦平面处打杨，不诱钢表面出现明显烧蚀现象，表面因逡逑过氧化而生成黄褐色Ｆｅ２0３，在激光打禄过程中能明显看见有微粒飞~J，ｂ图中用逡逑棉棒轻轻擦拭打标区域表面，黄褐色颗粒均附着在棉棒上，可Ｗ看到实际的标记逡逑效果只有浅浅的银白色标记，并且在擦拭过程中能明显感觉到打标区域边缘有层逡逑次感，说明此种类型打标是明显的去除材料打标，这显然已经脱离了彩色打标的逡逑１８逡逑

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