Новости, обзоры и акции
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).
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.
Фактор |
Примечания |
Тип материала |
|
Назначение изделия |
Примечание: также можно применить менее агрессивные методы маркировки – лазерное обесцвечивание или травление; маркировка прочёрчиванием.
|
Геометрия изделия |
|
Поверхностная обработка / шероховатость |
|
Размеры изделия и маркировки |
|
Содержание маркировки (текст, графика, коды) |
|
Интеграция |
|
Качество маркировки |
|
Экологические факторы |
|
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).
Достоинства |
|
Недостатки |
|
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.
Достоинства |
|
Недостатки |
|
Ударно-точечная маркировка
Рис. 3 - Пример ударно-точечной маркировки
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.
Достоинства |
|
Недостатки |
|
Лазерная маркировка
Рис. 4 - Пример лазерной маркировки
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.
Достоинства |
|
Недостатки |
|
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.
Параметр |
Лазерная маркировка |
Ударно-точечная маркировка |
Электрохимическое травление |
Каплеструйная маркировка |
Лучшее применение | Большинство приложений | Большие / толстые металлические изделия | Тонкие металлические изделия с часто повторяющейся маркировкой | Маркировка движущихся изделий |
Качество маркировки | Отличное | Невысокое | Отличное | Среднее |
Типы материалов | Большинство материалов | Металлы, некоторые виды пластмасс | Только металлы | Большинство материалов |
Долговечность маркировки | Высокая | Высокая | Высокая | Очень невысокая |
Скорость маркировки | Высокая | Средняя(при маркировке текста низкого качества) | Низкая | Высокая |
Интеграция | Широкие возможности интеграции в производственные линии | Широкие возможности интеграции в производственные линии | Невозможна | Широкие возможности интеграции в производственные линии |
Требуемые расходные материалы | Не требуются для волоконных импульсных иттербиевых лазеров. Для других систем требуются (зависит от типа лазера) | Маркировочная игла, направляющая иглы | Электролит, трафарет, чистящие жидкости. Также требуются средства нейтрализации и удаления отходов | Красящие вещества, чистящие жидкости |
Техническое обслуживание | Не требуются для волоконных импульсных иттербиевых лазеров. Для других систем требуется (зависит от типа лазера) | Периодичность обслуживания зависит от загрузки оборудования. Оборудование имеет большой интервал обслуживания | Регулярное обслуживание | Регулярное обслуживание. Периодичность обслуживания зависит от загрузки оборудования |
Основные расходы* | Высокие | Средние | Невысокие | Средние |
Эксплуатационные расходы** | Невысокие. Для волоконных лазеров – только расходы на обеспечение электроэнергией. | Невысокие | Средние | Высокие |
* Расходы на приобретение маркировочного оборудования и затраты на его ввод в эксплуатацию.
** Совокупные расходы (по всем статьям) в течение всего срока эксплуатации маркировочного оборудования.
Основные задачи и применение - маркировка кабеля, маркировка пластиковых бирок, маркировка кембриков ПВХ, маркировка пластиковых трубопроводов и других изделий из пластика.
11 июня 2020 Маркировка двухмерным кодом Data Matrix Одним из важнейших элементов системы управления бизнес-процессами, во многом определяющим эффективность ее функционирования, является механизм идентификаций. 18 июля 2019 Промышленные маркеры по металлу ржавому и грязномуПредлагаем разобрать наиболее ярких представителей продукции Markal для маркировки по ржавому и грязному металлу.
28 декабря 2021 Маркировка стальных труб. Современные способы 18 июля 2019 Промышленные маркеры для бетона, кирпича и камняСреди линейки промышленных маркеров Markal широко представлены маркеры для решения задач маркировки по бетону, кирпичу, различным грубым поверхностям.
3 декабря 2021 Маркировка фланцев. Зачем она нужна и какой способ выбрать