GINOP-2.1.2-8-1-4-16-2018-00659 – Alumínium alkatrészek megmunkálási és felületkezelési technológiájának fejlesztése a Török Gépipari Kft-nél. (Kutatási fejlesztési kiadvány III. rész)
3.4. Alumínium-oxid felületek utókezelése lézeres jelöléssel, gravírozással.
Fém alkatrészek jelölésének egyik legkorszerűbb módja a lézergravírozás, amit több területen is használnak a gyártott alkatrészek jelölésére, a könnyebb azonosítás érdekében. A vállalat ügyfeleinek nagy része külön kéri a megrendelt alkatrészeinek jelölését, melyeket általában csak cikkszámmal/rajzszámmal, vonalkóddal és/vagy QR kóddal, esetleg a gyártó céglogójával kell ellátni. Az eljárás célja, hogy a termék a legyártást / beépítést követően hónapok, évek múltán is beazonosítható legyen egy esetleges minőségi reklamáció során, hogy azt ki és mikor gyártotta. Sok esetben a termék a legyártást követően a Megrendelő raktárába kerül, annak beépítése csak a későbbiekben valósul meg, ahol szintén előfordulhatnak méreteltérések és egyéb hibák.
Termékjelölésen kívül egyéb gravírozási feladatok is jellemzőek, pl. nóniusz skálák gravírozása sík és hengeres felületekre, dekorációs tárgyak grafikai jelölése, korrózió eltávolítása acél felületekről stb…
A lézeres jelölés minőségét számos paraméter finomhangolásán keresztül lehet szabályozni. Elsődleges szempont a gravírozandó anyag minősége, más-más beállítások használatosak acél, alumínium, eloxált alumínium, egyéb színesfémek, műanyagok, üvegek stb. esetén.
Az állítandó paraméterek:
- Frekvencia
- Pulzusszélesség
- Sebesség
- Teljesítmény
- Sraffozás késleltetése
A vállalat a kutatást egy TowerMark LX típusú, ipari, nagy teljesítményű, rendkívül sokoldalú és konfigurálható lézeres gravírozó gépen végezte.
A berendezésre különböző típusú lézerforrásokkal lehet felszerelni (CO2, FIBER, FLYAIR, FLYAIR GREEN, GREEN FIBER, UV), jelen esetben fiber lézert alkalmaztak.
Nagy munkateret biztosít a gép által elfoglalt tényleges terület figyelembevételével, és mégis úgy működik, mint egy önmagában álló egység, lehetőséget kínálva különböző tartozékok felszerelésére az egységen belül a konkrét igények szerint.
A munkafelület mérete 950 mm x 530 mm, mely hőkezelt, eloxált, karcolás mentes alumíniumból készül. A munkadarabok könnyebb pozícionálása és az elő-jelölési művelet felgyorsítása érdekében a felület perforált.
A TowerMark LX fő jellemzője, hogy egy olyan innovatív rendszert kínál, ahol a lézer az X és Z tengely mentén mozog, lehetővé téve ezzel különböző méretű egyedi munkadarabok jelölését, és ami még fontosabb, akár 600 mm x 170 mm hosszú paletták használatát is. Mindezt a rendszer olyan módon teszi, hogy egyáltalán nem torlaszolja el a jelölő gép munkaterületét, és minden elérhető helyet hasznosít.
Az X és Z tengelyek vezérlése teljes mértékben megoldható a FlyCAD jelölő szoftverrel. A beépített enkóderrel rendelkező motorok vezérelhetők joystick segítségével is, amivel azonnali fókuszolás érhető el a SmartFocus technológia révén. A kezelő gyorsan meg tudja találni a megfelelő pozíciót a tökéletes jelöléshez, mind síkfelületeken, mind pedig olyan felületeken különösképpen, melyeknek bonyolult geometriája van. A jelölési területre kiváló rálátást biztosító nagyméretű betekintő ablakkal ellátott ajtót pneumatikával lehet működtetni.
A munkaterület rendelkezik egy forgótengellyel is a hengeres munkadarabok jelölésére.
A gép legfőbb paraméterei:
- látható lézerirányfény a pozícionáláshoz és a gravírozási művelet szimulálásához
- intelligens autofokusz
- 250 mm elektromos asztalemelés
- elülső és oldalsó anyagbehelyezés (akár több méteres szálanyagokhoz)
- LaserStyle grafikus szintű magyar nyelvű felhasználó program
- elszívó berendezés
- hengerforgató
- Fiber lézer 1,064 nm
- Teljesítmény 30 W
A fiber lézer széles tartományban állítható paramétereinek köszönhetően bármilyen fém jelölését, gravírozását meg tudják valósítani (az alábbi képeken látható: sárgaréz, acél, alumínium), ezen túl még bizonyos korlátok között üveget és a műanyagok néhány típusa is jelölhető.
A lézergravírozás folyamata
A lézergravírozás első lépéseként a gép munkaterében elhelyezésre kerül a munkadarab.
Ezt követően egy új projektet indítva elkészítik a gravírozni kívánt logót, szöveget stb… a munkatartományon belül (sárga négyzet):
A szöveghez, logóhoz társítani kell egy előre elmentett paramétert. A paraméterekben rögzített értékek minden anyag esetében próbagravírozásokkal, különböző értékek (sebesség, teljesítmény, frekvencia, pulzusszélesség, késleltetés) módosításával állíthatóak be.
A projekt keretein belül, kísérleti úton meghatározták az alkalmazandó paramétereket különböző anyagok esetében, melyek a következőképpen alakulnak:
Ezt követően a fej pozícióját állítják be X és Z irányban. (Y irányban nem tud mozogni a fej).
A beállított pozíciót a darabra vetítve ellenőrizhető a jelölni kívánt tartomány helyzete és mérete, melyet egy befoglaló téglalappal jelöl a gép.
Amennyiben az elhelyezés megfelelő, kezdődhet a gravírozás:
Számsorozat esetén néhány másodperc (3-6 s) alatt már kész is a folyamat.
A K+F projekt kereteink belül tehát meghatározásra és kidolgozásra kerültek a Török Gépipari Kft. gyártási profiljába illeszkedő, jellegzetes járműipari alkatrész anyagok és alkatrész csoportok forgácsolási technológiái. Az előforduló leggyakoribb anyagok megmunkálási és felületkezelési (anódos oxidáció – eloxálás) paraméterei, úgy, mint többek között az optimális forgácsolási paraméterek, megmunkálási típustechnológiák, felületkezelési, előkészítési módszerek és folyamatok. Megvizsgálták a keményeloxált felületek kopásállóságát létező módszertanok szerint. Végül, meghatározták a jellegzetes alapanyagok és azok alumínium-oxid felületeinek utókezelési lehetőségeit a lézeres jelölés, gravírozás szempontjából. Mindezt a vállalat be is illesztette a napi gyártási profiljába, így a fejlesztés eredményei azonnal alkalmazhatóak a napi rutinban. Ugyanakkor, jelen disszertáció elméleti és fizikai eredményeit a forgácsolással, felületkezeléssel direktben vagy közvetetten (pl. mérnökirodák, terméktervezők stb.) foglalkozó vállalkozások is szabadon hasznosíthatják.
SzerzőTörök József Bálint – vezető fejlesztő
További információ: