Как долго сохраняется лазерная маркировка?

Стойкость световой гравировки

А лазерная маркировочная машина создаёт метки, сохраняющиеся столько же, сколько и сам материал — метка не наносится на поверхность, а становится её неотъемлемой частью. Механизм формирования метки заключается либо в химическом изменении материала (отжиг металлов, миграция углерода в пластиках), либо в физическом удалении поверхностного слоя материала (гравировка, абляция). Ни один из этих процессов не приводит к деградации метки под воздействием света, влаги, растворителей или механического истирания, в отличие от печатных, этикеточных или химически травленых меток.

Заявление о стойкости требует уточнения в зависимости от типа маркировки и материала. Отжиговая маркировка на нержавеющей стали марки 304 — выполненная путём локального нагрева поверхности до 200–300 °C с образованием слоя оксида хрома толщиной 0,5–2 мкм — выдерживает более 1000 часов испытания по методу ASTM B117 (нейтральный солевой туман), более 1000 циклов автоклавной стерилизации при температуре 134 °C, а также воздействие дезинфицирующих средств, применяемых в больницах, включая гипохлорит натрия и ускоренный перекисный раствор. Та же отжиговая маркировка на нержавеющей стали марки 316 в морской среде при постоянном контакте с морской водой может постепенно исчезать спустя 5–10 лет из-за того, что среда, богатая хлоридами, медленно разрушает тонкий оксидный слой.

Поставщик автомобильных компонентов, производящий таблички идентификации двигателей, перешел с анодированных алюминиевых табличек с трафаретной печатью на прямую маркировку волоконным лазером по алюминиевому корпусу. Подход с использованием табличек приводил к 3–5 % гарантийных претензий ежегодно из-за отслаивания клея при температурах под капотом до 150 °C и вибрации, вызывающей разрушение клеевого соединения. Прямая маркировка позволила отказаться от табличек — маркировка непосредственно на корпусе выдерживала те же условия. Через 18 месяцев производства по новой технологии количество гарантийных претензий, связанных с отсутствием идентификационных данных, снизилось до нуля.

Прочность в зависимости от материала и метода

Волоконный лазер по металлам

Иерархия прочности для волоконного лазерная маркировочная машина маркировка на металлах по степени долговечности (от самой долговечной до наименее долговечной): глубокая гравировка (удаление материала на 0,05–0,1 мм, сохраняется при поверхностном износе до тех пор, пока не будет полностью израсходован основной металл) > отжиговая маркировка (поверхностный оксидный слой, устойчива ко всем видам внешнего воздействия, за исключением агрессивного химического воздействия) > абляция поверхности (удаление покрытия для обнажения основного материала; долговечность ограничена коррозионной стойкостью underlying материала).

Глубокая гравировка считается эталоном — маркировка представляет собой физическое углубление, которое невозможно удалить шлифовкой, пескоструйной обработкой или повторной отделкой без удаления окружающего материала на такую же глубину. Глубокая гравировка применяется для идентификации компонентов в аэрокосмической промышленности, огнестрельном оружии и промышленном инструменте, где маркировка должна сохраняться на протяжении всего срока службы изделия.

Отжиговая маркировка на медицинских инструментах обеспечивает достаточную долговечность, тогда как глубокая гравировка создала бы щели, способные удерживать бактерии. Гладкая оксидная метка соответствует требованиям FDA и ЕС к гигиене и обладает химической стойкостью, недостижимой для печатных этикеток даже при многократной стерилизации.

УФ-лазерная маркировка пластиков и стекла

УФ-лазерные метки на пластиках обеспечивают свою стойкость за счёт иного механизма по сравнению с металлическими метками. Фотоны с длиной волны 355 нм разрывают молекулярные связи полимера в фотохимической реакции — фактически изменяя химическую структуру пластика на поверхности, а не добавляя или удаляя материал. В результате образуется метка, представляющая собой изменение цвета в верхнем слое материала толщиной от 10 до 50 мкм, что делает её устойчивой к поверхностному абразивному износу, способному удалить напечатанную краску в пределах этой глубины.

Силиконовые трубки медицинского класса с маркировкой ультрафиолетовым лазером для идентификационных браслетов не показали деградации после 500 циклов автоклавирования при температуре 134 °C — в этих же условиях тампопечатные метки исчезали уже через 20–30 циклов. Прочность маркировки обусловлена химическим изменением силикона, а не нанесённым покрытием.

Лазерная маркировка стекла ультрафиолетовым лазером создаёт микроматовую текстуру поверхности, рассеивающую свет иначе, чем окружающая гладкая поверхность стекла. Эта текстура состоит из микроскопических трещин глубиной 5–20 мкм, являющихся неотъемлемой частью поверхности стекла. Химическое воздействие не удаляет её — покрытия, подлежащего растворению, здесь нет.

Ускоренное испытание на срок службы

Стандарты воздействия окружающей среды

Стандартизированные испытания подтверждают стойкость маркировки. Испытания на солевом тумане по стандарту ASTM B117 подвергают образцы с маркировкой непрерывному воздействию тумана из 5 % раствора NaCl при температуре 35 °C. Стандарт ISO 9227 предусматривает аналогичную методику нейтрального солевого тумана. Маркировка, выдержавшая 96 часов, считается достаточно стойкой; маркировка, выдержавшая более 500 часов, считается превосходно стойкой для морских и офшорных применений.

Стандарты медицинских изделий ISO 13485 требуют, чтобы маркировка UDI оставалась читаемой в течение всего срока службы изделия, включая все циклы повторной обработки. Это вынудило отрасль перейти на прямую лазерную маркировку, поскольку маркировка UDI на этикетках последовательно не выдерживала многократной стерилизации, тогда как лазерная маркировка успешно проходила такие испытания.

Общие способы сбоя

Механическое истирание — трение деталей при их обращении, транспортировке или эксплуатации — в первую очередь удаляет маркировку с поверхности. Глубоко гравированные метки устойчивы к истиранию пропорционально своей глубине. Маркировка глубиной 0,01 мм выдерживает легкое обращение; глубиной 0,05 мм — умеренное истирание; глубиной 0,1 мм — интенсивный износ.

Химическое воздействие приводит к деградации маркировки различными механизмами. Растворы, содержащие хлориды (морская вода, отбеливатель, промышленные очистители), разрушают слой оксида хрома на отожжённой нержавеющей стали. Кислые растворы растворяют поверхностные оксидные слои независимо от их происхождения. Испытания на химическую стойкость должны соответствовать условиям эксплуатации изделия.

Часто задаваемые вопросы

Как долго сохраняется лазерная маркировка на нержавеющей стали?

Отожжённая маркировка на нержавеющей стали выдерживает более 1000 часов испытаний в соляном тумане, более 1000 циклов автоклавирования и десятилетия эксплуатации в помещении. При наружной эксплуатации в морской среде постепенное выцветание может наблюдаться в течение 5–10 лет. Глубокая гравировка сохраняется на протяжении всего срока службы компонента независимо от условий эксплуатации. Компания Tianyu Laser предоставляет рекомендации по долговечности, адаптированные под конкретное применение.

Будет ли лазерная маркировка выцветать под действием солнечного света?

Отжиговые металлические метки не выцветают под воздействием УФ-излучения, поскольку оксидный слой не является фоточувствительным. УФ-лазерные метки на пластиках могут со временем немного изменять цвет при многолетнем прямом солнечном свете, однако изменение обычно заключается в потемнении, а не в выцветании. Для наружных применений пластиковых деталей использование УФ-стабилизированных материалов в сочетании с УФ-лазерной маркировкой обеспечивает многолетнюю долговечность.

Сохраняется ли лазерная маркировка после нанесения порошкового покрытия или окраски?

Глубоко гравированные метки (глубиной 0,05 мм и более) остаются читаемыми после окраски, поскольку углубление сохраняет геометрию метки. Отжиговые и поверхностные метки полностью покрываются краской и становятся неразборчивыми после нанесения покрытия. Для деталей, требующих окраски после маркировки, глубокая гравировка — единственный метод маркировки, который сохраняется после процесса нанесения покрытия.

Какова долговечность лазерной маркировки по сравнению с точечной маркировкой (dot-peen)?

Точечная маркировка создает более глубокие метки (0,1–0,3 мм), чем лазерная гравировка (0,05–0,1 мм), и может выдерживать более агрессивный износ. Однако точечная маркировка вызывает концентрацию напряжений в каждой точке удара, что ограничивает ее применение на тонких материалах и компонентах, критичных с точки зрения усталостной прочности. Лазерная гравировка создает метки без остаточных напряжений, подходящие для аэрокосмической и медицинской отраслей, где применение точечной маркировки запрещено.

Какой тип лазерной маркировки является наиболее долговечным?

Глубокая лазерная гравировка на глубине 0,08–0,1 мм обеспечивает максимальную долговечность — метка представляет собой физический углубленный рельеф, который сохраняется при любом воздействии, кроме шлифования поверхности до такой же глубины. Миграция углерода на темных пластиках — наиболее долговечный метод маркировки пластиков. Компания Tianyu Laser предлагает волоконные маркировочные станции мощностью от 20 Вт до 100 Вт с функцией гравировки.

Влияет ли лазерная маркировка на структурную целостность маркируемой детали?

Лазерная маркировка при стандартных параметрах (2050 Вт, глубина гравировки 0,010,05 мм) не влияет на структурную целостность материалов толщиной более 0,5 мм. Тонкие фольги и пленки (менее 0,2 мм) могут ослабевать при глубокой гравировке. Правильный выбор параметров мощность, скорость, частота балансы маркируют долговечность с сохранением материала.