Маркер для травления металла
я раньше покрывал материал парафмном или воском..
Хороший вариант, маркером, оно конечно удобней.
А поподробнне об этом способе с маркером перманентным можно?? Или ссылочкой направьте. Спасибо заранее.
Ссылки нет - т.к. посоветовали на месте. Просто зашел в ближайший отдел канцтоваров и купил там маркер перманентный тоненький (их еще берут что бы CD-R подписывать), попросил хорошего качества. Потом просто нарисовал им рисунок (на фото). Затем все как здесь прочитал: раствор соли, на ножевую пластинку "+" , к латунной пластине "-" и всего 5 минут под напряжением - всё. Результат на фото. Это еще не клинок это просто кусочек от него для экспериментов. Буду делать начисто - выложу фотоотчет.
Тоесть сама пластинка ножевая контактирует с электролитом, а зарисованная маркером часть нет, правильно я понял?? С нетерпением ждем "Буду делать начисто - выложу фотоотчет"
Железо
Попробовали нанести рисунок на лезвие с помощью электролиза. После долгих попыток с лаком ничего не получалось - лак отслаивался т.к. вода нагревается. Попробовали нанести рисунок перманентным маркером (по совету знакомого радиолюбителя) вот результат. Ширина пластинки около 1 см.
я пробывал так делать (рисунок рисуется на компе потом инверт или как прально не помню, в общем идея такая то что должно травится должно быть белым а фон черным. Печатаем на ЛАЗЕРНОМ принтере с макс качеством на бумагу.Потом берем лезвие подготовленное(обезжир) смачиваем бамашку с распечаткой водой и прикладываем к лезвию.Потом горячим утюгом гладим лезвие поверх бамашки(степень смачивание бамашки подбирается опытным путем,я ток раза с третьего подобрал), после того как хорошо прогладишь идешь под кран и мочишь клинок конкретно(точнее бамашку) и убираешь бумагу (если все прально получается то на клнке остается только рисунок. ну а потом как обычно плюс на минус и . )))
Железо, - вы понимаете слово "шок"? -так вот, я в ШОКЕ. Чистое сатори отхватил - от вашего ника и аватары. НИКТО! НА ГАНЗЕ! НЕ ДОПЕР! В шоке.
Респект за креатив. 😊 😊 😊
Маркер, конечно хорош, но "пробивает" его. Как при электролизе, так и на хл. железе и азотке
а что такого в нике и аватаре? ну железо и железо.
Итак фотоотчет.
Тот самый маркер, фото со спичкой - для масштаба.
Мастеру не захотелось проводить эксперименты на обрезках и других заготовках. Давай сразу на клинке. Ну так и решили. (А вроде два взрослых человека). Залепили клинок малярным скотчем. Неудачное решение. Пробивает. Лучше какой-нибудь пленкой.
фото.
Фон для рисунка вырезан по контуру канцелярским ножом. И затем нарисован рисунок маркером.
Затем рисунок подрихтовал иголочкой - подрисовал блики разные, веточки на листиках. Можно разглядеть.
Затем был процесс травления. Травили в банке 700г. Источник тока - зарядное устройство для аккумуляторов. Напряжение 16В, сила тока - 10А. Расстояние между клинком и электродом (латунь) около 3см.
Результат. Рисунок проявляется, но неравномерно. На основании рисунка (у рукоятки) рисунок проступил очень плохо. В центре лучше. А у острия - как будто электродом плавили.
Фото у основания.
Фото в центре рисунка.
Фото у острия (ужас).
Возможно был выбран неверный режим напряжение - ток. Возможно расстояние между электродами. Заметьте - точки на рисунке были нанесены одним движением - и получились лучше всего. А остальной рисунок был рисован в 2 - 3 приема.
Результат получился не совсем такой как я ожидал. Но орицательный результат - тоже результат. (хотя я думаю он не совсем отрицательный - надежда есть)
Буду пробовать еще. Буду надеяться что получится лучше.
эксперимент хорошее дело, да и получилось не плохо
Ток великоват. Вернее, огромен 😛
В общем-то результат ясен. Нада брать ток поменьше и вперед. (тока с малярным скотчем так не надо делать..гг..)
Хмммммммммм.
А клинок в электролите располагался вертикально, хвостовиком вверх?
Да клинок располагался вертикально, хвостовиком вверх.
Вот конечный результат.Красяво, блин. Молодец аффтар.
Эээээ.
А нет ли, в таком случае, связи между расположением клинка и однородностью протравливания?
Может, имеет смысл располагать клинок в электролите горизонтально, на среднем уровне?
Не совсем по электролизу, но все-же по травлению.
В свое время очень много травил плат хлорным железом - продукты травления в неподвижном растворе опускаются вниз и создают препятствие для доступа к поверхности травления (ну и концентрация самой травилки становится распределенной неравномерно).
Выход радикального решения однородности травления по поверхности - в постоянном перемешивании раствора. Использовался плоский вертикальный сосуд, в который вертикально помещалась обрабатываемая плата (чтобы процесс травления шел одинаково с двух сторон), на дно сосуда - распылитель-аэратор от аквариума и к воздушному компрессору. Перемешивание раствора - за счет поднимающихся вверх пузырьков воздуха. Проблем с равномерностью травления нет.
Может и при электролизе попробовать?
Железо
Ссылки нет - т.к. посоветовали на месте. Просто зашел в ближайший отдел канцтоваров и купил там маркер перманентный тоненький (их еще берут что бы CD-R подписывать), попросил хорошего качества. Потом просто нарисовал им рисунок (на фото). Затем все как здесь прочитал: раствор соли, на ножевую пластинку "+" , к латунной пластине "-" и всего 5 минут под напряжением - всё. Результат на фото. Это еще не клинок это просто кусочек от него для экспериментов. Буду делать начисто - выложу фотоотчет.
Ну не знаю. Электролизом не травил, но слабой азоткой маркер смывается на раз. Электролиз еще агрессивнее.
С моей тоже. Рекомендую рейсфедер, битумный лак и иглу
А еще было бы здорово, чтобы клин привлекал внимание не хохломой, а чистотой линий и красивой шлифовкой/полировкой.
Маркировка металлов травлением. Кислотные маркеры MARKAL
Существующие методы (технологии) промышленной маркировки готовых изделий из металлов и сплавов можно разделить на две группы (навесные бирки не рассматриваются):
А. Не оказывающие влияния на маркируемое изделие (так называемые – «не интрузивные»):
- маркировка краской - ручные маркеры на основе твёрдой или жидкой краски, каплеструйные принтеры;
- самоклеящиеся этикетки на бумажной или полимерной основе.
Б. Изменяющие свойства поверхности маркируемого изделия (так называемые – «интрузивные»):
- химическое травление;
- электрохимическое травление;
- ручное клеймение;
- автоматизированная ударно-точечная маркировка;
- лазерная маркировка.
При выборе метода маркирования необходимо учитывать:
- цель маркирования, объём и сложность наносимой информации, требования к качеству символов;
- количество маркируемых изделий в сутки (единичное, мелкосерийное или крупносерийное производство);
- необходимость нанесения переменной маркировки и частота внесения переменных данных;
- состояние маркируемой поверхности: физико-химические свойства (шероховатость поверхности, твёрдость материала, толщина изделия в месте маркировки, химический состав материала и покрытия); геометрические свойства (размеры маркировки, кривизна поверхности в зоне маркировки, расположение этой поверхности - утопленное или выступающее);
- требования к долговечности маркировки с учетом условий, в которых будет использоваться изделие (температура, влажность, состав атмосферы, погружение в жидкости, абразивное и фрикционное воздействие, действие газовых потоков и т. д.);
- негативное влияние метода маркировки: появление концентраторов напряжения, коррозионных источников, другие изменения поверхностного слоя;
- надёжность доступа и читаемость информации;
- требования к защищенности маркировки от подделки;
- производительность процесса маркировки и возможность встраивания в конвейерное производство;
- экономические затраты и экологические факторы.
В данной статье мы рассмотрим маркировку металлов и сплавов методом химического травления.
Обобщённое описание химического травления: контролируемое удаление поверхностного слоя материала с изделия под действием специально подбираемых химических соединений. Обычно, в промышленности, при химическом травлении с поверхности изделий, изготовленных из чёрных металлов, действием травильных растворов удаляют окалину и ржавчину. Травление осуществляют в растворах серной или соляной кислот, иногда с добавками азотной, плавиковой и других кислот.
Маркировка металлов и сплавов методом химического травления (в дальнейшем – маркировка травлением) возникает за счет получения контрастного изображения насыщенного тёмно-серого цвета, являющегося результатом анодного окисления поверхности изделия в месте контакта металла с кислотой, при не полном удалении продуктов реакции.
В технической литературе для этого процесса используется термин «селективное травление».
При соблюдении технологии, маркировка металлов травлением является дешёвым, эффективным и безопасным методом получения высококонтрастной и достаточно долговечной маркировки на изделиях, изготовленных из различных марок сталей, цветных металлов и сплавов.
Этот метод маркировки получил очень широкое применение во многих отраслях промышленности:
- для нанесения информации на различные изделия, особенно небольшого размера, где другие методы маркировки металлов (ударно-точечная, лазерная) неприменимы или нецелесообразны;
- для идентификации металлических инструментов, оборудования и механизмов.
В настоящее время, самым эффективным промышленным инструментом для маркировки металлов травлением является кислотный маркер компании Markal® SC.800*, который представляет из себя корпус из химически стойкого полимера, в который устанавливаются сменные картриджи двух типов:
- картридж SC.862 (синего цвета) - для маркировки травлением конструкционной и инструментальной стали;
- картридж SC.865 (зелёного цвета) - для маркировки травлением нержавеющей стали, меди, никеля, свинца, бронзы и сплавов на основе цветных металлов.
Кислотный маркер Markal® SC.800 оставляет чёткую маркировку и, в отличие от мелков и красок, не отслаивается, не смазывается и устойчив к стиранию. Он не требует дополнительных источников питания или других средств для нанесения маркировки травлением. Также предлагается нейтрализующая жидкость SC.871, которая позволяет контролировать процесс травления.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ МАРКЕРЫ ПО МЕТАЛЛУ
Изготовление промышленных изделий из металлов - это многоступенчатый процесс, включающий различные технологические операции: резка, обработка, сварка, и т.п., конечной целью которого является получение изделия с заданными техническими характеристиками. Во время движения от одного технологического участка к другому партии деталей проходят через разные руки, например, от резчиков металла к сварщикам.
Чтобы процесс изготовления был чётко организованным и не имел сбоев, важно правильно идентифицировать все детали. При изготовлении промышленных изделий из металлов нет места для ошибок. Например, резчик готовит заготовки из металла, которые затем поступают на участок сварки. Когда заготовки поступают к сварщику, любые ошибки в размерах или форме заготовки однозначно приводят к тому, что работа должна быть остановлена и начата снова. При изготовлении промышленных изделий металлов, особенно на начальных этапах, важны точность и ещё раз - точность.
Итак, как избежать ошибок?
Компании-производители продукции из металла тратят достаточное количество времени и средств, на поиски и приобретение основных инструментов и оборудования – сварочного оборудования, отрезного инструмента и т.д. Тем не менее, очень часто забывают или не придают должного внимания, выбору одного из самых важных инструментов, необходимых при обработке металла - маркировочному инструменту, маркерам. Пренебрежение экспертным мнением при выборе надлежащих промышленных маркеров для обработки металла может привести к убыткам из-за потери времени и непредусмотренному увеличению брака, поскольку маркировка тем «что было под рукой» становится размытой или неразборчивой при написании на грязной или грубой поверхности металлических заготовок или изделий.
1. Какие маркеры должны применяться при изготовлении промышленных изделий из металлов?
В сильно изменяющейся промышленной среде промышленные маркеры для металлов должны работать на различных поверхностях разных – будь то чистая и ровная, или грубая, ржавая и замасленная. Идеальный маркер для металлов должен без проблем переходить от маркировки металлических поверхностей к маркировке стекла, пластика, керамики и даже деревянных поверхностей.
1.1. Маркеры на основе жидкой краски
Промышленные маркеры на основе жидкой краски производятся с красящим веществом в виде красителя или пигмента. При производстве маркеров для нанесения долговременной маркировки, красящим веществом, как правило, являются пигменты, в силу их стойкости к воздействию водой и некоторым растворителям.
Для обеспечения беспрерывной подачи красящего вещества из корпуса-резервуара наконечники маркеров изготавливают из износостойкого фетра (или войлока) или применяют металлические шарики (аналог шариковых ручек). Это гарантирует получение насыщенных и ярких меток.
Специально разработанные формулы краски для каждого промышленного маркера позволяют наносить маркировку, которая не смазывается и не растекается даже на вертикальных поверхностях.
Промышленные маркеры на основе жидкой краски способны выдерживать экстремально высокие температуры, что является обычным внешним фактором во время процесса изготовления изделий из металлов.
Ведущие производители промышленных маркеров уделяют большое внимание дизайну маркеров и используемым в производстве корпусов материалов – это является залогом длительной и надёжной работы маркеров в жёстких условиях промышленной среды и гарантией минимизации расходов потребителей маркеров.
Постоянно совершенствуемые (и всё более жёсткие) требования к охране труда и обеспечению экологической безопасности во всех отраслях промышленности требуют от производителей маркеров исключить из состава краски вещества, опасные для здоровья человека и окружающей среды. Одним из таких веществ является ксилол - высокотоксичный растворитель, чаще всего применяемый при производстве промышленных маркеров на основе жидкой краски. При выборе маркера уточните у поставщика – входит ли ксилол в состав краски, и взвесьте все, связанные с применением маркера, риски.
1.2. Маркеры на основе твёрдой краски
Промышленный маркер на основе твердой краски - это универсальный и эффективный продукт из высококачественной спрессованной краски в форме удобного маркера-карандаша. Маркеры на основе твёрдой краски не требуют сменных наконечников, заточки или предварительной грунтовки маркируемой поверхности.
Обладая общими и конкретными, для каждого маркера, свойствами промышленные маркеры на основе твёрдой краски успешно применяются для решения многочисленных задач по маркировке, включая маркировку на грубых, ржавых, замасленных или влажных металлах.
Промышленный маркер на основе твёрдой краски – идеальный продукт при выполнении почти всех операций по обработке металлов.
1.3. Маркеры на основе чернил
Способность наносить быстросохнущую маркировку практически на любом материале, делает маркеры на основе чернил универсальным, и одним из самых часто используемых, средством ручной маркировки.
Применяемые в маркерах быстросохнущие чернила безопасны как для человека, так и для любого маркируемого материала.
Промышленные маркеры на основе чернил ведущих производителей отличает прочная конструкция и долговечные и водостойкие чернила. Сверхпрочные наконечники (круглые или скошенные) исключают растекание чернил, обеспечивая длительный срок службы маркера и точность маркировки.
1.4. Сварочные карандаши и мелки из природного стеатита
Так как отметки на металле при выполнении газовой резки или сварки находятся практически в зоне сварочной дуге или пламени горелки, то используемые маркеры должны гарантировать очень высокую термостойкость (до 2 000 С) отметок в течение всего времени выполнения операции (сварки или резки) - нанесённые отметки должны быть чёткими, не должны выгорать и должны быть хорошо различимы через светофильтр маски сварщика или защитные очки.
Карандаши и мелки сварщика должны гарантировать нанесение меток на грубые, влажные или замасленные поверхности, в том числе - на вертикальные.
Разметка должна обладать стойкостью к воздействию атмосферных осадков. Важное требование к составу краски карандашей и мелков сварщиков - отсутствие загрязнения сварочного шва.
1.5. Кислотные маркеры
Маркировка металлов и сплавов методом химического травления возникает за счет получения контрастного изображения насыщенного тёмно-серого цвета, являющегося результатом анодного окисления поверхности изделия в месте контакта металла с кислотой, при не полном удалении продуктов реакции.
Маркировка металлов травлением является дешёвым, эффективным и безопасным методом получения высококонтрастной и достаточно долговечной маркировки на изделиях, изготовленных из различных марок сталей, цветных металлов и сплавов.
2. Что означает «низкая коррозия», «низкий хлорид», «низкий галоген»?
Почему так важно использовать маркеры с маркировкой «низкая коррозия»?
Ряд отраслей промышленности продолжает использовать нержавеющую сталь в силу её коррозионной стойкости, но, входящие в состав маркеров химические соединения могут вызвать коррозию нержавеющей стали. К таким отраслям относятся: атомная энергетика, нефтепереработка, аэрокосмическая, судостроение, военное производство, производство продуктов питания.
Нежелательная коррозия может привести к загрязнению, повреждению и отказам критически важного оборудования, что, в свою очередь, станет источником опасности для здоровья персонала и окружающей среды.
Некоторые маркеры содержат высокоактивные химические соединения, такие как хлориды, галогены, серы и металлы с низкой температурой плавления, которые часто встречаются в маркерах и лакокрасочной продукции, могут способствовать нежелательной коррозии, деградации, точечной коррозии и к ослаблению чувствительных к коррозии материалов.
Каково определение маркера с низким коррозионным воздействием?
Несмотря на отсутствие национальных или международных стандартов, которые определяют низкую коррозию в отношении промышленных маркеров, общим допустимым порогом для маркеров с низким коррозионным воздействием являются следующие цифры, показывающее содержание вызывающих коррозию веществ в ppm (частях на миллион):
- Менее 200 ppm хлоридов и общего количества галогенов
- Менее 250 ppm каждого металла с низкой температурой плавления (включая: сурьму, висмут, кадмий, свинец, ртуть, фосфор, олово, цинк, медь, серебро)
- Менее 250 ppm серы
В некоторых отраслях существуют ещё более строгие ограничения на предельное содержание указанных выше веществ. Поэтому, для применения в этих отраслях, каждая партия маркеров должна иметь специальную маркировку, гарантирующую её прослеживаемость, а маркеры должны быть сертифицированы в соответствия с требованиями, разработанными для конкретной отрасли.
Надписи «Низкая коррозия» и «Низкий хлорид»/«Низкий галоген» - в чём разница?
Чтобы бы в полной мере соответствовать заявлению производителя - «Низкая коррозия» («Low Corrosion»), промышленные маркеры должны иметь не только низкое содержание хлоридов, но также - низкое содержание других веществ, вызывающих коррозию нержавеющей стали: серы, фторидов, галогенов, металлов с низкой температурой плавления и т. д.
Некоторые маркеры, имеющие маркировку «Низкое содержание галогенов» («Low Halogen» ) и/или «Низкое содержание хлоридов» («Low Chloride»), имеют неприемлемо высокое содержание этих веществ, поэтому они не являются действительно маркерами с «низкой коррозией».
Маркеры и мелки для сварщиков
Маркировку, применяемую при сварке (в первую очередь – ручной) или газовой резке изделий, можно разделить на следующие группы, в зависимости от целей маркировки:
1. Маркировка идентификационная – маркировка собственно изделий, гарантирующая их прослеживаемость.
2. Маркировка технологическая – разметка изделий и пометки справочного характера, необходимые для обеспечения качественной сварки или резки.
1. Маркировка идентификационная
УСЛОВИЯ РАБОТЫ МАРКИРОВКИ
Состояние поверхности металла
За исключением изделий из алюминиевых сплавов, изделия из нешлифованных сталей имеют тёмную поверхность, обладающую низким контрастом. Кроме места сварки, остальная поверхность свариваемых изделий, как правило, не подвергается предварительной механической обработке (зачистке, шлифованию, снятию фаски) – она может иметь очень высокую шероховатость (вплоть до грубой структуры), на поверхности могут быть следы предыдущей обработки (в том числе – окалина). Поверхность может быть влажной или загрязнённой.
Характерная для чёрных металлов склонность к интенсивной коррозии даже в обычных условиях приводит к образованию на поверхности изделий неоднородной среды с различной плотностью.
Термостойкость
Если позволяют размеры свариваемых изделий, то маркировка наносится на достаточно большом расстоянии от места сварки или реза изделия, и к термостойкости маркировки не предъявляется очень высоких требований.
Исключением являются случаи, когда, в силу малых размеров изделий, маркировка наносится вблизи сварного соединения или места реза. Так как металлы обладают очень высокой теплопроводностью, то температура металла рядом с местом сварки или реза (температура плавления большинства сталей достигает 1450-1520 °С) может достигать несколько сот градусов.
Требования к идентификационной и технологической маркировке (маркерам):
- непрерывная - для получения насыщенных, высококонтрастных, отметок на грубой поверхности
- долговременная, так называемая – «перманентная»
- быстросохнущая
- возможность нанесения на влажные или замасленные поверхности
- надёжная маркировка на вертикальных поверхностях
- стойкая к воздействию абразивов (речь идёт о случайном и кратковременном воздействии)
- стойкая к воздействию атмосферных осадков
- стойкая к воздействию ультрафиолетового излучения
- возможность маркировки холодного металла, в том числе – при отрицательной температуре окружающего воздуха
- максимально широкий температурный диапазон применения
Что применяется в настоящее время
Самым распространённым средством идентификационной маркировки изделий перед сваркой или резкой является обычный мелок. Единственным достоинством этого мелка является низкая цена и доступность в любом магазине канцелярских товаров.
Недостатки этого мелка можно сформулировать так: он не удовлетворяет ни одному из перечисленных выше требований, предъявляемых к промышленной идентификационной маркировке.
РЕКОМЕНДУЕМОЕ РЕШЕНИЕ
Компания Markal®, мировой лидер по производству промышленных маркеров, предлагает целый ряд оптимальных по возможностям и цене продуктов для нанесения идентификационной маркировки для эффективного обеспечения сварки и резки изделий из металлов.
Предлагаемые продукты представляют собой маркеры на основе жидкой и твёрдой краски, позволяющие наносить долговременную маркировку на любые металлы, в том числе - с грубой, ржавой и грязной поверхностью.
Получаемая маркировка обладает очень высокой стойкостью к атмосферному воздействию и к абразивному износу, что делает возможным долговременную и надёжную идентификацию изделий:
2. Маркировка технологическая (наносится в месте сварки или резки изделий)
Состояние поверхности металла
Поверхность свариваемых изделий в зоне сварного шва зачищается – удаляется грязь, следы коррозии и горюче-смазочных материалов, кромки свариваемых изделий, как правило, обрабатываются механическим способом (производится обработка абразивным инструментом).
Термостойкость
Так как отметки будут расположены очень близко к сварочной дуге или пламени горелки, то используемые маркеры должны гарантировать очень высокую термостойкость отметок в течение всего времени выполнения операции (сварки или резки) - нанесённые отметки не должны выгорать и должны быть хорошо различимы через светофильтр маски сварщика или защитные очки.
Требования к маркировке (маркерам) в зоне сварки или резки:
- очень высокая термостойкость
- непрерывная - для получения насыщенных, высококонтрастных, отметок на грубой поверхности
- исключающая загрязнение сварочного шва
- возможность нанесения на влажные или замасленные поверхности
- надёжная маркировка на вертикальных поверхностях
- стойкая к воздействию атмосферных осадков
- стойкая к воздействию ультрафиолетового излучения
- возможность маркировки холодного металла, в том числе – при отрицательной температуре окружающего воздуха
Что применяется в настоящее время
Как и в случае с идентификационной маркировкой, самым распространённым средством разметки изделий перед сваркой или резкой является обычный мелок. Низкая цена и доступность в любом магазине канцелярских товаров не компенсируют все его недостатки - он не удовлетворяет ни одному из требований, предъявляемых к промышленной технологической маркировке. Более того, в целом ряде отраслей промышленности действуют нормативные документы, запрещающие использование подобных мелков при выполнении сварочных работ.
Другим, не менее распространённым, средством разметки изделий являются заточенные металлические стержни (в обиходе называемые «чертилками»). В большинстве случаев, если предприятие не выполняет много работ по сварке или резке металлов, используются заточенные сварочные электроды. Большим недостатком таких средств разметки является их низкая износостойкость, особенно, если выполняется разметка изделий с грубой поверхностью или со следами окалины.
Технически грамотные сварщики, особенно, когда объём работ по сварке и резке очень большой, наваривают на металлический стержень (и даже – на штангенциркуль) победитовую наплавку, что значительно повышает износостойкость и, соответственно – долговечность инструмента. Главным недостатком (при доступности и дешевизне) подобных «чертилок», даже с победитовыми наплавками, является то, что наносимая разметка еле видна при резке металла, и практически не различима через светофильтр маски сварщика.
Компания Markal® производит линейку уникальных промышленных маркеров для выполнения очень стойкой и хорошо видимой разметки, для выполнения работ в зоне сварного шва и газовой резки изделий:
Виды прямой маркировки на поверхности. Какой метод выбрать.
ЗАМЕЧАНИЕ . Речь в данной статье пойдёт только о технологиях маркировки, применяемой в случае прямой маркировки изделий (то есть, маркировка с помощью самоклеящихся этикеток в данной статье не рассматривается).
Выбор наиболее эффективной технологии маркировки изделий становится всё более важным этапом в производстве любых изделий, в ответ на растущее стремление производителей отслеживать свою продукцию на протяжении всего её жизненного цикла. Общее мнение производителей заключается в том, что прослеживаемость «от колыбели до могилы» улучшит качество продукции, гарантирует поставщикам продукции её соответствие высоким стандартам качества, предотвратит подделку оригинальных изделий и минимизирует претензии потребителей и отзывы продукции.
Каждая из наиболее часто применяемых в промышленном производстве технологий маркировки - лазерная, ударно-точечная, электрохимическое травление и струйная печать, имеют свои преимущества и недостатки. При выборе оптимальной технологии маркировки различной продукции производители должны учитывать целый ряд факторов, таких как тип материала, назначение изделия (примечание: особенности эксплуатации, в том числе – внешняя среда), геометрия изделия, чистота поверхности/шероховатость, требуемое качество маркировки, размер изделия и размер маркировки, толщина защитного покрытия и необходимость сериализации маркировки.
Достижения последних лет в области лазерной технологии обработки, особенно, с появлением волоконных импульсных лазеров, говорят о том, что лазерная маркировка дает много преимуществ в случае прямой маркировке изделий, поскольку она имеет очень высокую производительность (примечание: при сопоставимой с другими технологиями маркировки глубиной маркировки) и более стойкая к внешнему воздействию, имеет низкую стоимость владения, не использует расходные материалы (примечание: верно только для волоконных импульсных лазеров) и не требует каких-либо дополнительных процессов подготовки изделия для получения долговечной маркировки.
Ударно-точечная маркировка позволяет получать очень долговечные метки, которые могут выдерживать достаточно высокое механическое воздействие, но контрастность маркировки невысока, время получения маркировки ниже, чем в случае лазерной маркировки, а изделие должно быть надёжно закреплено так как на него оказывает очень сильное воздействие маркирующая игла.
Струйная печать чаще всего используется в качестве технологии «печати на лету», где маркируемые изделия двигаются по конвейеру, при этом, необходимо постоянно контролировать состояние печатающего оборудования, для гарантии надёжной работы необходимо использовать только оригинальные (недешёвые) расходные материалы, качество маркировки является невысоким, а стойкость к внешнему воздействию – очень низкой.
Маркировка методом химического травления может быть превосходным решением для изделий из закалённых металлов (примечание: имеющих очень высокую твёрдость) или металлически изделий, имеющий малую толщину.
Прямая маркировка на изделии (DPM) является нормой
Так как непрямая маркировка, например с помощью самоклеящихся этикеток, не обладает требуемой надёжностью и имеет ряд других ограничений в применении, многие изготовители уже перешли на прямую маркировку изделий (DPM), которая позволяет получить долговечные идентификаторы своей продукции, позволяющие отслеживать весь её жизненный цикл. Информация об изделии может быть представлена в буквенно-цифровом виде и одномерных (штрих-кодов) или двухмерных (Data Matrix, QR-код и т.п.) кодов.
Помимо коммерческих преимуществ отслеживания деталей и прослеживаемости, ещё одним ключевым фактором внедрения прямой технологии маркировки во всём мире является обязательное требование многих государственных и международных стандартов в части уникальной идентификации изделий, которые были приняты и ратифицированы в течение последних нескольких лет почти для всех отраслей промышленности.
Пример: отечественный стандарт ГОСТ Р 57302-2016 «Информационные технологии (ИТ). Технологии автоматической идентификации и сбора данных. Прямое маркирование изделий. Требования к качеству символов Data Matrix, полученных интрузивным маркированием»
В таблице 1 приведён краткий обзор ключевых факторов, которые следует учитывать при сравнении и выборе доступных технологий маркировки.
В дополнение к этим факторам также должны учитываться особенности производственной линии (маркировка движущихся или неподвижных изделий), особенности изделий и диапазон их типоразмеров (пример: маркировка труб большого диапазона диаметров), дистанционные управление операциями и проч.
- Лазерная маркировка создает контрастные метки на металлах и пластмассах
- Ударно-точечная маркировка может маркировать очень ограниченные виды пластмассы
- Каплеструйная печать не может надёжно удерживаться на большинстве видов пластмасс
- Электрохимическое травление предназначено только отмечает работы с металлами.
- Лазерная и ударно-точечная технологии и электрохимическое травление позволяют получить долговременную маркировку
- Лазерная и ударно-точечная технологии могут наносить износостойкие изображения методом глубокой гравировки
- Бесконтактная маркировка предпочтительна, если изделие имеет маленькие размеры или невысокую механическую прочность
- Неинтрузивные методы маркировки рекомендуются для изделий, используемых в критически важных для безопасности приложениях, таких как авиационные двигатели или системы, работающие в условиях высокого давления и высокой нагрузки.
Примечание: также можно применить менее агрессивные методы маркировки – лазерное обесцвечивание или травление; маркировка прочёрчиванием.
- Особенности размещения маркировки и маркировка на разных уровнях/участках повлияет на то, какой тип маркировочной системы следует использовать
- Если требуется маркировка большого количества разнотипных изделий, зона маркировки которых размещены в различных местах изделий, необходима технология маркировки с автоматическими настройками по осям XYZ (т.к. называемый «автосенсинг»).
Поверхностная обработка / шероховатость
- Полированные (особенно – зеркальные) и грубые (с высокой шероховатостью) металлические поверхности существенно затрудняют считывание штрих-кодов или двухмерных кодов (Data Matrix, QR-код, и т.п.); лазерный маркиратор может повысить шероховатость поверхности (в случае полированного изделия) и наоборот – уменьшить шероховатость поверхности (если она слишком грубая) для повышения точности и читаемости кода.
Размеры изделия и маркировки
- Размеры лазерной метка может быть легко изменена с одной стороны на другую мгновенно
- Минимальная требуемая площадь поверхности изделия, на которой может быть размещена маркировка, зависит от технологии маркировки
- Минимальные размеры маркировки достигаются в случае использования лазерной технологии, при этом сохраняется очень высокое качество изображения.
Содержание маркировки (текст, графика, коды)
- Для нанесения логотипов (и других графических элементов) высокой чёткости и малых размеров идеальным решением является лазерная технология маркировки. Ударно-точечная маркировка позволяет наносить графические элементы низкого качества и больших размеров.
- Все современные автоматизированные системы маркировки могут создавать сериализацию кодов, автоматически формировать данные для маркировки, импортировать данные при подключении к базам данных и управляться дистанционно. При этом, больше всего возможностей интеграции у лазерной технологии маркировки
- Лазерная технология является оптимальным решением для маркировки в условиях ограниченного пространства, особенно – очень маленьких изделий
- Для маркировки движущихся (на конвейере) изделий идеально подходят лазерные и каплеструйные маркираторы
- Электрохимическое травление не используется в автоматизированных производственных линиях.
- Наилучшее качество маркировки высокой чёткости обеспечивают лазерная технология и электрохимическое травление
- Только лазерная технология маркировки позволяет получить высококачественные изображения и читаемые коды высокой плотности на очень маленьких площадях поверхности изделия.
- Каплеструйная маркировка и электрохимическое травление используют в работе химикаты, в том числе – агрессивные (травление)
- При применении лазерной маркировки рекомендуется использовать системы удаления отходов (или дыма)
- Ударно-точечная маркировка является экологически чистой технологией, не использующей специальные химикаты и не производящей отходов.
Технологии маркировки: достоинства и недостатки
Каплеструйная маркировка
Рис. 1 - Пример каплеструйной маркировки
Каплеструйная маркировка - это бесконтактный процесс маркировки «на лету», который осуществляется путем нагнетания чернил под давлением через форсунку.
Существует два типа каплеструйных систем печати: подача красящего вещества по требованию (DOD) и непрерывная струйная печать (CIJ).
Промышленная каплеструйная маркировка как правило выполняется на конвейерах – на движущихся мимо принтера изделиях.
- Возможность маркировки быстродвижущихся (на конвейере) изделий
- Может создавать цветную маркировку, а также маркировку, видимую только в ультрафиолетовом свете
- Относительно низкая начальная стоимость основного оборудования.
- Качество маркировки невысокое, тяжело печатать графические изображения и двухмерные коды
- Высокие эксплуатационные расходы (затраты на красящие вещества и жидкости для обслуживания печатающего оборудования)
- Красящие вещества, растворители и чистящие жидкости оказывают негативное воздействие на окружающую среду и здоровье персонала, частности, растворители, такие как метилэтилкетон (MEK)
- Изделие должно двигаться вдоль печатающего оборудования, причём – с постоянной скоростью
- Печатающая головка должна быть расположена очень близко к изделию, что может стать причиной повреждения оборудования
- Маркировка не является долговременной (выцветает под действием ультрафиолетового света или стирается при механическом воздействии)
- Небольшой ассортимент материалов изделий промышленного применения, на которых могут надёжно удерживаться красящие вещества
- Печатающие головки требуют регулярной очистки и замены; существует перечень изделий, требующих частой замены (как правило – уплотнительные элементы из резины)
- Надёжность печатающего оборудования значительно ниже, чем у оборудования для лазерной или ударно-точечной маркировки
Электрохимическое травление
Рис. 2 - Пример контактной маркировки "Электрохимическое травление"
Этот процесс контактной маркировки требует трафарета наносимого изображения, раствора электролита и электродной маркировочной головки. Изображение создаётся путём удаления продуктов принудительно вызываемой коррозии материал в большей или меньшей степени – в соответствии с рисунком трафарета, что позволяет получить либо эффект поверхности оксидной чёрной окраски (плёнки) или выгравированное изображение в материале изделия.
Перед началом работы требуется подготовка поверхности. Время маркировки может составлять секунды или часы в зависимости от требуемой глубины маркировки (изображения). Электрохимическое травление - многоступенчатый процесс, что существенно влияет на скорость маркировки.
Эта технология отлично подходит для маркировки изделий из закалённых металлов или имеющих маленькую толщину. Хотя для формирования изображения необходим физический контакт между маркировочной головой и изделием, сила прижима головы - незначительная. Электрохимическое травление позволяет получить скорость/глубину травления металлов приблизительно 0,0025 мм./сек, при этом, как правило глубина маркировки не превышает 0,25 мм. Тёмные метки (чёрная оксидная плёнка) на нержавеющей стали создаются за считанные секунды.
Электрохимическое травление требует обязательной утилизации использованных химикатов путём использования оборудования для очистки сточных вод, что увеличивает стоимость этой технологии маркировки. Хотя оборудование для электрохимического травления может иметь невысокую начальную стоимость, полная стоимость эксплуатации может быть довольно высокой на протяжении всего срока службы оборудования из-за необходимости использования системы фильтрации сточных вод (или оплаты утилизации отходов производства), затрат, требуемых для подготовки поверхности изделия, и затрат на изготовления трафаретов, используемых для создания маркировки.
- Низкая стоимость оборудования
- Создает отличное контрастное изображение на нержавеющих сталях
- Возможен контроль глубины гравировки
- Незначительное механическое воздействие на маркируемое изделие
- Оборудование является компактным и мобильным
- Отсутствие гибкости при нанесении маркировки – для каждого типа изображения необходимо изготовить новый трафарет
- При учёте затрат необходимо учитывать расходы на изготовление трафаретов
- Это «грязный» процесс, который требует применения трафарета и жидкого электролита
- Можно маркировать только металлы
- Дополнительные затраты на приобретение оборудования для очистки сточных вод или оплату за захоронение отходов производства.
Ударно-точечная маркировка
Ударно-точечная маркировка – это контактный процесс, в котором твердосплавные маркировочные иглы, под действием электромагнитных сил или энергии сжатого воздуха, формируют изображение в виде точек – следов удара иглы.
Перемещение маркировочной иглы вдоль осей XY управляется шаговыми двигателями. Критически важным для получения качественной и глубокой маркировки является форма и размер изделия и правильно подобранные настройки маркиратора.
Ударно-точечная маркировка характеризуется неоднородной контрастностью, зависящей от диаметра точки (следа иглы, то есть – глубины маркировки), шероховатости поверхности детали, интенсивности и угла внешнего освещения (примечание: поскольку след маркировочной иглы представляет из себя конус).
Для двухмерных кодов, типа Data Matrix и QR-код, освещение является ключом к возможности считывания кода.
В некоторых случаях, в качестве альтернативы ударно-точечной маркировке для нанесения символьной (только) информации может выступать маркировка прочёрчиванием, при которой чёткое и непрерывное изображение формируется алмазной или вольфрам-карбидной иглой.
Главным недостатком данной технологии является невозможность наносить коды данных.
- Относительно невысокая (в сравнении с лазерными маркираторами) стоимость оборудования
- Очень долговечная маркировка, обладающая высокой износостойкостью после нанесения покрытия
- Большой модельный ряд маркираторов у ведущих производителей, который включает портативные, стационарные и интегрируемые модели.
- Невысокое качество маркировки, особенно – при увеличении её глубины
- Изделие должно иметь высокую механическую прочность для того, чтобы исключить его деформацию в процессе маркировки
- Изделие необходимо надёжно зафиксировать перед началом маркировки
- Маркировочная игла требует замены при большом износе (при малом – возможна заточка иглы)
- Можно маркировать металлы твёрдость которых не превышает 62HRC
- Возможна маркировка ограниченного ассортимента пластмасс
- В сравнении с лазерной маркировкой скорость ударно-точечной маркировки невысока
Лазерная маркировка
Лазерная маркировка, быстрая и чистая технология маркировки, быстро вытесняет и заменяет интрузивные технологии маркировки в тех отраслях, где они уже давно и успешно применяются. Лёгкая и гибкая автоматизация, улучшенные экологические характеристики и низкая стоимость владения (примечание: только для некоторых типов лазеров) дополняют преимущества этой технологии маркировки.
В настоящее время доступны лазерные маркираторы, которые используют несколько основных типов среды лазерного излучения (т.н. – рабочее тело).
Самыми совершенными и производительными являются волоконные импульсные иттербиевые лазеры (Yb:fiber); также для маркировки успешно применяются лазеры на основе на ванадате иттрия (YVO4) с легированием неодимом (Nd:YVO), углекислого газа (СО2), алюмо-иттриевые лазеры с легированием неодимом (Nd:YAG) и др.
Каждый из вышеперечисленных типов лазеров имеет характеристики, которые лучше всего подходят для маркировки конкретных материалов и применения в различных приложениях.
Например - волоконные импульсные иттербиевые лазеры прекрасно подходят для маркировки (в т.ч. – глубокой) металлов и многих типов пластиков, и даже резины.
- Превосходное качество маркировки, в том числе – высокой изображений высокой плотности
- Очень большие возможности маркировки: текст (огромный выбор шрифтов и их настроек), графика высокой чёткости, одномерные и двухмерные коды данных
- Очень высокая скорость маркировки
- Очень долговечная и износостойкая маркировка
- Широкий ассортимент маркируемых материалов
- Простая интеграция в производственные линии
- В случае волоконных импульсных иттербиевых лазеров – не требуются расходные материалы; маркираторы имеют огромный ресурс непрерывной работы – до 100 000 часов (11 лет).
- Высокая начальная стоимость маркировочного оборудования (в сравнении с другими технологиями маркировки)
- Для некоторых видов лазеров требуется регулярная замена ресурсных узлов с небольшим сроком службы
- Требуется установка защитных средств для предотвращения травматизма персонала.
Вывод
Каждая из перечисленных выше наиболее часто используемых в промышленности технологий прямой маркировки имеет свои достоинства и недостатки - в таблице 6 представлено краткое сравнение этих технологий.
Даже краткое сравнение показывает, что лазерная маркировка является наиболее универсальной и эффективной из всех технологий прямой маркировки: очень высокая скорость маркировки, превосходное постоянное качество полученного изображения; широчайший диапазон вариантов маркировки, включающей текст (любые, доступные шрифты), графику сверхвысокого разрешения и плотности, логотипы и двухмерные коды данных; и позволяет маркировать широкий спектр материалов, в том числе стали твёрдостью выше 62HRC.
Кроме того, лазерная маркировка – это процесс, который легко интегрируется в производственные линии, а отсутствие химических веществ делает её экологически безопасной.
Читайте также: