Способ лазерной гравировки

 

Изобретение относится к методам электрофизической обработки материалов, в частности к способам нанесения различительных знаков, символов, рисунков, и может найти применение о различных областях для обработки изделий. Целью изобретения является формирование знака с выпуклой поверхностью. Гравировку выполняют сфокусированным пучком лазерного излучения, которое направляют на поверхность изделия, причем длину волны излучения выбирают из условия объемного поглощения его энергии материалом изделия , а перетяжку сфокусированного пучка .заглубляют под поверхность изделия на величину , определяемую теплофизическими свойствами материала, размерами наносимого знака (шириной его контура) и мощностью излучения. Скорость контурного перемещения луча по рисунку определяется необходимой величиной энергии для переработки материала изделия вдоль единичной его длины. (/) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 26/OD

ГОсудлРстВеныи комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКН Г СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

B С, A """„„""

Ил =-й= — = — ——

K Lnn (21) 4785095/27 (22) 07.02.5G (46) 15.01.92. Бюл. hk 2 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции, Вильнюсский научноисследовательский институт радиоизмерительных приборов и Черкасское научнопроизводственное обьединение "Ротор" (72) В.П.Котляров. А.Г.Бобылев, В.П.Царук.

В.С.Vîoàëåíêî, Н.К.Мурзин, IO.А.Сорокин и

И.Н.Свиде рс кий (53) 621.791.72(088.8) (56) Коваленко В.С. и др. Применение лазеров в машиностроении. Киев, Вища школа.

1988, с,123-133. (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ГРАВИРОВКИ (57) Изобретение относится к методам электрофизической обработки материалов, в частности к способам нанесения различиИзобретение относится к методам формирования на поверхности изделий различных материалов отличительных знаков, кодовых обозначений и пр.. и может найти применение а операциях по маркировке, се риализации п разметке изделий.

Целью изобретения является формирование знака с выпуклой поверхностью, Предло сенный способ гравировки выполняется сфокусированным пучком лазерного излучения с заданной длиной волны и с пергтяжкай. эаглубленной в материал заготовки, пр;.чем длину волны излучения выбира от из условия обьемного поглощения его эпергии материалом заготовки. а перетяжку эаглуб,",aют на величину, при которой

„„SU„„1704990 Al . тельных знаков, символов, рисуйков, и может найти применение в различных областях для обработки изделий. Целью изобретения является формирование эиака с выпуклой поверхностью. Гравировку выполняют сфокусированным пучком лазерного излучения, которое направляют на поверхность изделия, причем длину волны излучения выбирают иэ условия объемного поглощения его энергии материалом изделия, а перетяжку сфокусированного пучка ,заглубляют под поверхность изделия на величину, определяемую теплофиэическими свойствами материала, размерами наносимого знака (шириной его контура) и мощностью излучения. Скорость контурного перемещения луча по рисунку определяется необходимой величиной энергии для переработки материала изделия вдоль единичной его длины. на поверхности изделия плотность мощности не превышает критического значения по плавлению материала, а в плоскости и .ретяжки достигает этого значения с учетом уровня обьемного поглощения энергии излучения, Реализация способа осуществляется следующим образом.

Для известного материала изделия выбирают тип излучения по длине волны в зависимости от расчетного значения коэффициента поглощсния (Бугера):

1704990

12 пл — 4р где Р— мощность излучения; г4 — диаметр перетяжки; и выбирают линзу по требуемому фокусному расстоянию

F "-0AF — — — с1о где Юlр"" — критическая плотность мощности лазерного излучения;

do — диаметр лазерного излучения о плоскости акустики; а- коэффициент поглощения лазерного излучения обрабатываемого материалом;

P — мощность лазерного излучения. г Составитель В.Котляров

Редактор М.Васильева Техред M.Moðãåí Tan Корректор О.Кравцова

Заказ 153 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государстоен«ого комитета по изобретешгям и открытиям при ГК! 1Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Прои.".оодстоенно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где  — нормализованный коэффициент поглощенил (О 0,1 — поглощение сбьемное);

Ср — удельная тсплоемкость; У)р" " — критическая по плавлению плотность мощности светового потока длл материала заготовки;

К вЂ” коэффиц. и IT теплопровода ости; Lrlg— удельная теплота плавления матсриала изд лил.

Далее определяют величину заглублсния перетяжки каустики пучка излучения в материал изделия где D — диаметр пучка по линзе.

После корректировки расходимости пучка излучения до величины О = сто/Е и настройки привода перемещения изделил

4Р на уровень скорости Ч „,где Lo лй — удельная энергия плавления материала изделия, выполнлют обработку контура рисунка.

Предложенный способ гравировки использовался длл нанесенил надписей на клавиатуру персональных компьютероо

"Поиск", осваиваемых ПО "Электронмаш".

Материал клавишей — полистирол (Wpnn =

10 В1/см, К = 0,01 кал/см с град, cp =

0,15 ran/ã град. Lnn - 0,1 10 кал/г, 1>0,6 10 Дк/см ). Расчетные значения параметров: а =- 15 см, а, == 13 см для Я = 1,06 мкм /излучатель на ИАГ/, Ь Р = О,ОД см. 1т =ЗЯ см, О=- 0,015, V = 3,54 см/с. Обработка выполнялась на лазерной установке ГПЛТ5 16-400/500 с излучателем типа ЛТИ-502

/P p -16 Вт/. Время гравирооки единичного знака протяженностью 15 мм составило

0,5 с, что позволиno сократить продолжительность изготооленил одного набора кла10 виатуры в 10 раз.

Использование предложенного способа позволяет формировать выпуклый знак на поверхности изделия без нарушения ее сплошности. Нанесенный знак имеет изме15 ненную окраску, наиболес контраст«унт на темных сортах полистирола.

Формула изобретения

Способ лазерной гравирооки, при кото20 ром на обрабатыоаемую поверхность направляют сфокусированное лазерное излучение с заданной длиной волны и перетяжкой, заглублял последнюю о материал, о т л и ч а ю щ и и с л тем, что, с целью

25 формирования знака с выпуклой поверхностью процесс ведут при длине волны лазерного излучения, соответствующей Gco объемному поглощению обрабатываемым материалом, и при заглублении перетяжки

l|дx d — а" 4р