Способ маркировки изделий Советский патент 1992 года по МПК C03C23/00 

Изобретение относится к обработке изделий в различных отраслях промышленности, а именно к способам маркировки и разметки изделий, преимущественно из прозрачных материалов ( стекло, пластмассы и т.п.)

Известны способы маркировки изделий (нанесение маркировочных знаков) путем механического воздействия на поверхность последних с помощью бойков или пуансонов (см , например, а.с. СССР № 766851, 806400, 816738, 856785, 1305024 и др.). Недостатками этих способов являются ухудше- ние состояния поверхности, а следовательно, и качества изделий (товарный вид, светопропускание); невозможность маркировки изделий из хрупких материалов (например, стекло, термореактивные пластмассы и т.п.); а также возрастание энергозатрат (мощность оборудования)

при нанесении маркировочных знаков больших габаритов.

Известны также способы маркировки, при которых маркировочные знаки на п ог- верхности изделий наносят краской (см., например, а.с. СССР МгМг 967797, 1446035). Однако такая маркировка не является долговечной, так как может быть легко удалена действием различных естественных и специальных растворителей(вода, спирты,кислоты) или механическим воздействием (шлифование).

Такие же недостатки (ухудшение качества поверхности, недолговечность) присущи и способам нанесения маркировочных знаков на поверхность изделий фотографическим путем, путем гравирования (см.. например, а.с. IsfeNs 1215081,1313819). напыления порошками в вакуумных или других установках (см., например, заявка Японии № 5750636, а.с. СССР № 1390205) и даже в

2

Ю

т

Ч

00

лучае, если для упрочнения сцепления порытия с подложкой на поверхность издеия подают энергию в виде нфракрасного излучения (см , например, .с. СССР №1211237).5

Для повышения качества маркировки рименяют подачу энергии для нагрева и анесения знаков на поверхности изделий, предварительно покрытой краской, с поощью лазерного луча (см , например, заяв- 10 а Японии № 57-30637). К таким способам тносится и способ, ближайший по техничекой сущности к предлагаемому изобретению, включ аюТдйй подачу энергии для выжигания маркировочных знаков с по- 15 мощью шаблона на поверхности изделия, имеющего пластмассовый корпус, лазерным лучом: при этом в качестве шаблона используют наносимые краской на поверхность изделия маркировочные знаки 20 (например, офсетным способом), а затем обрабатывают эту поверхность импульсом лазерного луча с удельной энергией 2...5 Дж/см2 (см , например, а.с СССР № 1391875). При облучении изделия проис- 25 ходит поглощение энергии лазерного луча краской, которая при этом нагревается и выгорает. Вместе с этим происходит оплавление материала под краской, вследствие чего на изделии остается маркировочный 30 след, который из-за присутствия продуктов сгорания, краски и оплавления отличается по цвету от остальной поверхности изделия. Эта не покрытая краской поверхность, имея низкую поглощательную способность энер- 35 гйи лазерного луча, практически не разогревается и не изменяет свой первоначальный цвет. Однако маркировка этим способом, как и другими известными, приводит к снижению чистоты поверхности, ухудшению ха- 40 рактеристик изделия из прозрачных материалов (значительное уменьшение или исключение светопропускания) в зоне нанесения знаков; может быть удалена шлифованием этих участков поверхности; из-за 45 необходимости операции предварительного нанесения маркировочных знаков (шаблонов) индивидуально на каждом изделии отличается высокой трудоемкостью. Кроме того, данный способ не позволяет маркиро- 50 вать изделия из хрупких материалов с низкой теплопроводностью (типа стекла), так как быстрый местный разогрев вызывает их растрескивание и поломку.

Целью предлагаемого изобретения яв- 55 ляется повышение качества маркировки и изделий и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе маркировки изделий

путем обработки их-поверхности через шаблон источником облучения, обрабатывают поверхность пучком радиоактивных лучей, а в качестве шаблона используют пластины из свинца; обрабатывают поверхность источником гамма-лучей, а время обработки и толщину шаблона выбирают из соотношений

Т Noexpt- X -ИпВи)

Noexp (- ftm д -Нп Вш) - -MfJ-. (2)

где т - время обработки, с; D - минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделия, Р; D - допускаемая (максимальная) доза излучения, не вызывающая изменения свойств изделия, Р; No - мощность дозы излучения, Р/с (определяется активностью источника), и /гш коэффициенты ослабления излучения в материале изделия и шаблона, , Ви и Вш - факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона, зависящие от энергии излучения, материала и произведения fix ; X - глубина обработки изделия, см; 6 - толщина шаблона, см, при обработке в качестве источника излучения используют Со

Под воздействием энергии радиоактивного излучения происходит изменение свойств, структуры и состояния в объеме изделия в зоне, подвергнувшейся облучению, на глубине проникновения достаточной дозы радиации Так. например, многие материалы изменяют свой цвет причем прозрачные материалы (стекло, пластмассы и др.) сохраняют в то же время прозрачность (тонируются).

Благодаря использованию в качестве шаблона, размещенного на поверхности изделия, пластин из свинца, являющегося хорошим рэдиационноэкранирующим материалом, облучению подвергается лишь та часть поверхности изделия, на которой должны быть размещены маркировочные знаки; остальная поверхность остается необлученной. В результате на изделии в облученной зоне образуются маркировочные знаки, контрастирующие по свойствам, например, по цвету, с остальной поверхностью (или объемом изделия), защищенной шаблоном от облучения.

При маркировке изделий предлагаемым способом в качестве радиоактивных лучей могут быть использованы альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи и другие ионизирующие излучения,

Использование гамма-лучей, в частности лучей источника Со, обладающих высокой проникающей способностью, позволяет наносить Маркировочные знаки на большую глубину в изделиях из различных материалов, не вызывает остаточной радиоактивности облученных изделий, позволяет использовать доступные установки,

В зависимости, выраженной соотношением (1), знаменатель характеризует ослабление мощности дозы (или интенсивности) гамма-лучей в веществе. Поэтому соотношение (1) позволяет выбирать время обработки изделия, исходя из мощности дозы излучения у облучаемой поверхности изделия No, определяемой активностью источника излучения А, при которой в изделии из различных материалов на заданной глубине нанесения маркировочных знаков X действует доза излучения D, обеспечивающая изменение свойств изделия, достаточное для его маркировки (значение D проще всего подбирается экспериментально). Мощность дозы No связана с активностью источника А зависимостью вида

No ,(3)

где а - переходной коэффициент, Г - кермо- постоянная изотопа; b - расстояние от источника. Соотношение (2) позволяет находить толщину шаблона б, обеспечивающую ослабление дозы излучения на закрытой шаблоном поверхности изделия за время обработки г до значения D. Значение D для разных материалов также рекомендуется определять экспериментально.

Входящие в соотношения (1,2) характеристики материалов изделия и шаблонов (ми, ftus, Ви, Вш), а также величины а и Г имеются в справочной литературе.

Так как маркировочные знаки, нанесенные предлагаемым способом, расположены не только на поверхности, но и в объеме изделия на глубине проникновения радиации, их удаление обычными способами поверхностной обработки (травление, шлифование и др.) невозможно или не эффективно, т.е. маркировка является более стойкой и долговечной, чем маркировка известными способами. Кроме того, при маркировке предлагаемым способом, в отличие от известных, не ухудшается чистота поверхности изделия. Таким образом, предлагаемый способ повышает качество маркировки и изделий.

Шаблон может быть изготовлен в виде пластин-трафаретов, на каждой из которых может быть одно отверстие одного определенного знака, например цифры; при этом для нанесения на изделие любых маркировочных знаков, например, номерных, можно использовать одни и те же шаблоны при различных комбинациях пластин. Таким образом, предлагаемый способ не требует предварительного нанесения маркировоч- 5 ных знаков-шаблонов принудительно на каждом изделии (шаблоны могут быть универсальными) и за счет этого, по сравнению со способом-прототипом является более производительным.

0 Вследствие отсутствия разогрева, предлагаемым способом, в отличие от способа- прототипа, можно маркировать не только изделия из пластичных материалов, но и из хрупких материалов с низкой теплопровод5 ностью. например стекла, что позволяет сделать вывод о расширении технологических возможностей способа.

Пример. Согласно предлагаемому способу осуществляли маркировку лобового

0 стекла легковых автомобилей типа ВАЗ. В качестве маркировочных знаков использовали номер госрегистрации автомобиля в ГАИ.

Для обработки использовали установку

5 УГУ-420 с источником гамма-лучей Со. Энергия излучения - Е 1,25 Мэв. Мощность дозы экспозиционного излучения при заданной активности источника N0 500 Р/с. Обработку производили в камере объе0 мом 30 м3 в воздушной среде при комнатной температуре. Предварительными экспериментами установили минимальную экспозиционную дозу излучения, достаточную для заметного изменения цвета стекла, D 4,5х

5 хЮ Р и максимальную дозу, не вызывающую такого изменения, D 9,8 102 Р.

Коэффициент ослабления гзмма-лучей в стекле fi определяли, используя графические зависимости ft и Е для различных ма0 териалов, имеющиеся в справочной литературе (например, /1,2/, и известную пропорциональную зависимость ослабления гамма-лучей в веществе от его плотности. Для стекла плотностью р 2,5 г/см3, //и 0,14 .

При обработке стекла на заданную глубину X, выбранную равной его толщине h 0,6 см (маркировку производили на всю толщину стекла) произведение/ и Х 0,0825, что позволяет, ввиду малости последнего, считать фактор накопления Ви 1 /1,2/. (Время обработки г, найденное по соотношению (1) при Ви - 1 превышает значения т, соответствующие Ви N 1 и поэтому гарантирует качественную маркировку, несмотря на некоторую погрешность допущения Ви 1)

Время обработки стекла на глубину X 0,6 см согласно зависимости (2) составляет

5

0

5

4,5 10

500 exp (-0,0825 + In 1 ) 977 c (При маркировке изделий из материалов, для которых в справочной литературе отсутствуют значения //и и Ви, например, для разных видов пластмасс, время обработки г может быть определено экспериментально для конкретной глубины нанесения маркировочных знаков).

Для шаблона из свинца |Мш 0,6 , Вш 2,5 (см., например, там же) При определении толщины шаблона б по уравнению (2) следует учесть, что оно является трансцендентным относительно //ш б и не может быть точно разрешено относительно д. Однако б можно легко найти по универсальным таблицам или номограммам кратности ослабления К, полученным приближенным решением уравнения (2) и характеризующим во сколько раз защитный экран из свинца (или другого радиаци- онноэкранирующего материала) толщиной fi б ослабляет гамма-излучение заданной энергии, причем эти таблицы можно применять и для протяженных источников Для наших условий

Not 500 977

ТбТ

К

« 500

9,8 10

Согласно таблицам или номограмме (2) такое ослабление мощности дозы излучения достигается при толщине свинцового экрана 11 см.

Исходя из этого использовали в качестве шаблона набор из семи свинцовых пластин, толщина каждой из которой составляла 11см и в каждой из которых выполнено сквозное отверстие в виде цифры (четыре пластины) или буквы (три пластины). Пластины накладывали на стекло, размещая их рядом одна с другой, так, чтобы они закрывали всю его поверхнос ть. После этого обрабатывали стекло гамма-лучами Со дозой мощностью 500 Р/с в течение 16,5 мин.

Для закрепления маркировки стекло после первичного облучения подогревали до 80-100°С и выдерживали при этой температуре в течение двух часов, а затем подвергали повторной обработке облучением дозой D (температуру нагрева и длительность выдержки определяли в предварительных экспериментах).

В результате получали на стекле хорошо заметные маркировочные знаки, соответствующие номеру автомобиля, не ухудшающие потребительский качества изделия (прочность стекла, а, следовательно.

и обзор водителю автомобиля), которые нельзя удалить обычной поверхностной обработкой (смывание, травление, шлифование). Такое качество маркировки этих

изделий, как показано ранее, известными способами маркировки, в том числе и способом-прототипом, не достижимо.

Отсутствие надежных способов качественной маркировки дорогостоящих и дефицитных изделий, которыми являются, например, лобовые стекла автомобилей, создает предпосылки для их хищений. Напротив, предлагаемый способ, обеспечивающий качественную, практически

неудаляемую и хорошо различимую с большого расстояния маркировку (при выборе надлежащего размера маркировочных знаков даже непосредственно с постов ГАИ), устраняет возможность хищений, делает их

бессмысленными.

Формула изобретения

1.Способ маркировки изделий путем обработки их поверхности через шаблон источником облучения, отличающийся

тем. что, с целью повышения качества маркировки и изделий, расширения технологических возможностей, обрабатывают поверхность пучком радиактивных лучей, а в качестве шаблона используют пластины

из свинца.

2.Способ поп 1,отличающийся тем, что обрабатывают поверхность источником гамма-лучей, а время обработки и толщину шаблона выбирают из соотношений

г, Р

No exp ( -р„ X + In В„ 7

Noexp(-jUm 5+lnBu,) -U21.

где г-время обработки, с;

D - минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделий. D:

D - максимальная доза излучения, не вызывающая изменение свойств изделий,

Р:

NC - мощность дозы излучения (активность источника), р/с;

ft. ш - коэффициент ослабления излучения в материале изделия и шаблона, см ; Ви, Вш - факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона:

X - глубина обработки изделия, см; б - толщина шаблона, см;

3.Способ по п.1-2, отличающийся тем, что в качестве источника излучения используют мСо.

Использование: маркирозка и разметка изделий из прозрачных материалов. Сущность изобретения: поверхность изделия закрывают шаблоном из свинца и обрабатывают пучком радиактивных лучей. В качестве радиэктивных лучей используют альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи и другие ионизирующие излучения. При использовании гамма-лучей время обработки и толщину шаблона выбирают по соотношениям: г 0/Моехр( X + InBu), N0exp(-, + н1пВш) . где т- время обработки, с, D - минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделия, Р, D - максимальная доза излучения, не вызывающая изменение свойств изделий, Р, N0 - мощность дозы излучения, Р/с, и , /лш коэффициент ослабления излучения в материале изделия и шаблона, , Ви, Вш - факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона, X - глубина обработки изделия, см, д - толщина шаблона, см В качестве источника излучения используют 60 Со.