光纖激光打標機在汽車行業(yè)的應用與操作

史志杰 韓保晶 武正祥 鄧華 張雯 張志杰

摘 要：講述激光打標機在標刻方面的優(yōu)勢，激光打標機的分類。重點介紹光纖激光打標機在汽車行業(yè)標刻零部件的產(chǎn)品名稱、編號、供應商代碼、批次等信息對零件信息識別和質(zhì)量追溯發(fā)揮的作用，并以一款光纖激光打標機為例介紹操作過程。

關鍵詞：激光打標機;汽車;零部件;追溯

中圖分類號：TN249 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-224-04

Abstract： Describe the advantages of laser marking machines in marking and the classification of laser marking machines. Focus on the role of fiber laser marking machine in the automotive industry marking the product name， number， supplier code， batch and other information on the part information identification and quality traceability， and take a fiber laser marking machine as an example Describes the operation process.

Keywords： Laser marking machine; Automobile; Parts; Traceability

CLC NO. ： TN249 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-224-04

引言

一輛整車有上千個零部件，主機廠能夠區(qū)分、識別和管理如此眾多的零件主要是依據(jù)其表面標記的標識信息。標識內(nèi)容一般包括零部件號、名稱、供方代碼、批次號等。標識的方式一般采用打刻、鑄造、燙印、柔性標簽等。

在眾多標識方式中，激光打標因具有高效、環(huán)保、低成本的特點得到廣泛應用。它是使用高能量密度的激光對零部件表面進行局部照射，使表面材料氣化或發(fā)生色彩變化的化學反應，留下燒蝕痕跡的一種打標方法。不需要接觸物品表面，不會使物品發(fā)生變形和產(chǎn)生內(nèi)應力。應用范圍廣，幾乎可以在所有材料表面打上標記，如金屬、塑料、復合材料等?？纱虺龈鞣N文字、圖案，且其標刻的二維碼除了可以包含零部件的產(chǎn)品名稱、編號、生產(chǎn)日期、批次等常規(guī)信息外，還可涵蓋訂單信息、圖片等信息，具有信息容量大、可靠性高、編碼范圍廣、容錯能力強、保密防偽性強等優(yōu)點，在零部件數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量追溯方面也有優(yōu)勢。

1 激光打標機的分類

市場上常見的激光打標機按照激光器主要分為CO2激光打標機、半導體激光打標機和光纖激光打標機三類。

CO2激光打標機以CO2氣體作為工作介質(zhì)，當在電極上加高電壓，放電管中產(chǎn)生輝光放電，可使氣體分子釋放出激光，將激光能量放大后就形成對材料加工的激光束。主要用于非金屬行業(yè)（木制品、飲料包裝、電子元件、皮革等）。

半導體激光打標機，采用半導體發(fā)光二極管產(chǎn)生新波長的激光。主要用于建材、五金產(chǎn)品、塑膠按鍵、電工電器、工具配件等行業(yè)。

光纖激光打標機指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，在泵浦光和正反饋回路的作用下由光纖直接輸出激光。光纖激光打標機具有光束質(zhì)量好、壽命長、打標速度快的優(yōu)點，廣泛用于汽車機械、電子通訊、五金器材、飾扣標牌、儀表眼鏡等行業(yè)。

2 汽車行業(yè)的應用

激光打標除了可以滿足傳統(tǒng)的鑄造、燙印、柔性標簽等體現(xiàn)產(chǎn)品名稱、編號、生產(chǎn)日期、批次等信息功能外，還有著獨特的優(yōu)勢。激光打標設備不與零件直接接觸、零件局部熱效應小、打標刻線達到微米量級不影響精度和裝配公差、打標過程清潔無污染、無耗材單件成本低，并且可以根據(jù)每個零件快速生成單獨的二維碼，用于數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量追溯，這是其他標記方式所不能實現(xiàn)的。

根據(jù)國家對汽車零部件編碼標識、汽車召回制度和新能源車輛準入管理等相關要求。主機廠和供應商需要對零部件總成建立唯一性標識碼，可以支持產(chǎn)品追溯的信息數(shù)據(jù)庫，共同組建追溯性信息管理系統(tǒng)，對整車配置、出廠檢測數(shù)據(jù)進行管理。目前汽車行業(yè)的零部件絕大多數(shù)是采用二維碼技術實現(xiàn)產(chǎn)品追溯的，二維碼可以在很小范圍標刻，在電子器件中一般可以做到2×2mm，可以攜帶更多的產(chǎn)品信息如文字、圖片，并可被掃描設備快速識別，提高零件錄入信息效率，降低人員操作過程中的錯誤率，不影響生產(chǎn)節(jié)拍，仿制難度高。能夠在汽車生產(chǎn)、制造和營銷各環(huán)節(jié)準確、快捷的傳遞信息。

針對假冒偽劣汽車零配件充斥市場，擾亂零配件經(jīng)營的正常秩序，損害廣大消費者的利益的現(xiàn)象，一些企業(yè)采用為原廠零配件標刻唯一碼或二維碼的形式進行管理。通過企業(yè)專用查詢渠道可以輕松識別零配件單據(jù)號、零件名稱、零件號、供應商名稱、打標時間、打標機編號和操作者信息。做到可追溯，加快零配件質(zhì)量問題的反饋和管理，提升車主對企業(yè)的信任度。

3 激光打標機的操作

光纖激光打標機是目前最先進的激光打標設備，可用于汽車零部件零件號、供應商代碼、公司Logo、可追溯唯一碼和二維碼的打標。激光打標機參數(shù)見下表。

設備由工控電腦、顯示器、工作臺、控制開關、自動對焦控制盒、光源、支架等部分組成。

3.1 ?開機流程

打開系統(tǒng)總開關（空開開關）-開啟紅光開關-開啟電腦開關-啟動打標軟件-開啟激光開關。

遇到緊急情況，按下總開關，拉下空開開關。

3.2 軟件功能介紹

上位機是一款具有讀寫數(shù)據(jù)功能的打標軟件，具有以下主要功能：

（1）自由設計所要加工的圖形圖案;

（2）支持TrueType字體，單線字體（JSF），SHX字體，點陣字體（DMF），一維條形碼和二維條形碼;

（3）靈活的變量文本處理，加工過程中實時改變文字，可以直接動態(tài)讀寫文本文件和Excel文件;

（4）讀寫服務器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，手動添加數(shù)據(jù)到服務器;

（5）支持多種模板選擇，打標參數(shù)可調(diào);

（6）兼容常用的矢量圖形（ai，dxf，dst，plt等）;

（7）圖片指示標刻位置，顯示標刻內(nèi)容;

（8）強大的填充功能，支持環(huán)形填充;

（9）支持打印機打印功能，打印參數(shù)可調(diào)。

每位操作者都可以設置獨立的賬戶，可被追溯查詢。輸入需要打標的零件號后，系統(tǒng)會顯示訂單信息、打標位置、打標內(nèi)容并自動生成唯一碼。

3.3 參數(shù)設置

影響打標效果的參數(shù)非常多，如工作空間、對象屬性、填充、文字、位圖的設置，常用的參數(shù)是速度、功率和頻率，需要根據(jù)所標刻零件材質(zhì)及表面處理不同，適用不同的參數(shù)。

（1）速度，指掃描震鏡速度。整體打標時間受速度參數(shù)、打標深度和打標面積的影響。在其他因素不變的情況下，速度越快，打標時間就越短，同一地方收到的激光照射次數(shù)越少，標記越淺。速度很慢，激光燒蝕出的物質(zhì)會在零件表面堆積，影響打標深度。因此要打深，可采用低速多打幾遍，再用高速打一遍的標刻方法。

（2）功率，指輸出功率占激光額定功率的百分比，從0%到100%之間可以調(diào)節(jié)。功率大輸出能量也大，燒蝕效果越明顯，反之亦然。功率的選擇依據(jù)零部件材質(zhì)、表面處理情況和填充參數(shù)而定，長期大功率工作會影響激光器的使用壽命。

（3）頻率，單位時間內(nèi)的脈沖次數(shù)。頻率越高，標刻線上的激光點越密集，標刻效果越平滑，反之亦然。根據(jù)不同材料所需設置的參數(shù)不同，最常用的頻率范圍為：20?100KHz，低頻下表現(xiàn)為機械效應，對于金屬、硅膠等材料低頻效果好，高頻表現(xiàn)為灼燒效應，對于塑料、PC材料高頻效果好。

軟件目錄下存放了多種模板，以適應不同尺寸不同材質(zhì)的零件，可以通過切換選擇合適的模板。點擊“切換文件”，彈出文件選擇框，選擇合適的模板打開，即可使用。其中模板名稱后的數(shù)值為模板標刻內(nèi)容的尺寸，可以通過選擇不同尺寸的模板來標刻大小不同的零件。

3.4 零部件打標

從系統(tǒng)中調(diào)取需要打標零部件的標識圖樣、標刻位置信息，并按照要求將零部件標刻位置朝上水平放置，若零件底面不平則需放在工裝上（見圖5）。

將定位紅光照射在零部件被刻面，按下上升或者下降按鈕，將光源與零部件表面的距離保持在120-280mm范圍內(nèi)，再按下自動對焦按鈕，光源會自動調(diào)整達到最佳打標高度。

點擊打標軟件界面的紅光預覽按鈕，光源會發(fā)出與標識圖樣尺寸相符的紅光照射在零部件表面，若紅光區(qū)域內(nèi)不平整則調(diào)整工裝臺上的滑動平臺將平整面移至紅光區(qū)域。

點擊打標軟件界面的激光標刻按鈕，激光開始標刻信息。

3.5 ?關機流程

關閉打標軟件-關閉激光開關-關閉紅光開關-關閉計算機-關閉系統(tǒng)總開關（空開開關）。

4 結(jié)論

隨著信息化技術的發(fā)展，汽車制造行業(yè)由傳統(tǒng)制造模式向智能制造模式轉(zhuǎn)型，利用工業(yè)化和信息化手段，使生產(chǎn)、存儲、發(fā)運、銷售、售后等方面流程得到準確、實時、科學的管理，有助于提高工作效率。

參考文獻

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