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用激光标记提高汽车零部件的可追溯性

2008-09-01 16:28
铁马老言
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    121年前,世界上第一辆汽车”奔驰1号”诞生以 来,汽车产业得到了飞速发展。伴随着汽车速度的不断提升,安全性问题也日益得到重视。 
 
    上世纪六十年代,美国颁布了第一部有关汽车召回制度的《国家交通及机动车安全法》,对汽车零部件可追溯性提出了严格要求,汽车零部件标记技术的发展也由此揭开了序幕。 

 

    目前常见的汽车零部件标记方式有:模具铸造、电腐蚀标记、不干胶、丝网印刷、气动标记和激光标记。其中激光标记技术虽然诞生最晚,但从诞生以来就以其标记的永不磨灭性收到广泛的关注。 


    将激光用于汽车零部件标记的主要优点在于,这是一种快速的、可编程的、非接触的工艺,其工艺持久,通常不受生产过程中所需步骤的影响,也不受所经受的恶劣现场环境的影响。当然,它也有缺点,如激光标记设备的最初成本较高,在某些应用(如标记塑料产品)中标记的对比度不足等问题。 


          
    激光器的选择


  
    通常,在标记汽车零部件时主要使用两种类型的激光:


 
    1.CO2激光,如其名称,这是使用二氧化碳气体生成单色光,以10640nm波长形成标记。适用于非金属材料和金属表面漆层的标记。


 
    2.Nd3+:YAG激光,把掺杂金刚砂的晶体材料用作介质,从而以1064nm波长生成近远红外光束。适用于金属材料和部分非金属材料的标记。


  
    3.Nd3+:YAG激光领域的新研发,用于激光标记的塑料添加剂的使用,基本上根除了对比度的问题。即使在一些对1064nm波长很难吸收的塑料材料表面,也可以通过Nd3+:YAG激光获得非常清晰的标记(如图一)。 


          
    激光、条码及二维码


  
    条码及二维码是当今各种形式的产品可追溯性的热门技术,完全适用于各类汽车零部件。 

 

    早期的汽车零部件标记主要靠在产品上标记序列号来满足可追溯性要求,条码诞生被迅速应用到汽车零部件的标识中(如图二),不过其信息量少,容错性差使其并没有得到全面的普及。这个问题直到二维码技术的诞生才得到解决。


  
    二维码是一个类似棋盘形的2D图形,可以在非常小的区域内容纳大量信息。因为二维码2D图形只要求读出性能在50%甚至更低的对比率,所以采用二维码图形,大大增加了激光应用的数量。


 
    二维码的编码还具有内置的校正功能,即使由于某种原因部分代码被损坏,代码仍是可以读出的。二维码还可以采用几种不同形式的译码加密,在数据中置入保护器件,使得这种类型的标记对拥有专利权的组件价值更大。以“华工激光”的LSY50F激光标记系统为例,标记软件除了具备自动生成条码外,还支持 DataMatrix、PDF417、QR Code等二维码技术。 


          
    数据库与网络支持的重要性 

 

    汽车零部件的可追溯性是通过产品标记数据库来实现的,在计算机诞生以前,该数据库采用人工录入和检索的方式,需要耗费大量的人力,日益庞大的数据库也对检索工作带来巨大的考验。计算机与网络的诞生为这一工作带来了全新的模式。


  
    激光标记系统由于采用了计算机控制方式,使得数据库的自动生成与检索成为一件非常轻松的事。做为国内最早关注汽车行业的激光公司——“华工激光”,针对汽车零部件企业的这一需求,很早就在标记软件中植入强大的数据库支持和联网功能,可以和汽车整车机及零部件厂家的数据库网络实现无缝链接,可自动完成标记信息数据库的建立,与上下游数据库通讯等功能,实现产品的全过程跟踪。 

 

    成本如何

 

    独立的或在线的激光标记系统的最初投资一般会高于多数传统标记系统的投资。


 
    重要的是,如果以拥有成本的方式来进行比较的话,随着时间的推移,激光标记系统实际上是一种更好的投资,因为它没有太重要的消耗品,没有重复发生的工艺成本,或根据订单供货、库存或新增产品的成本。寿命长、气密的CO2配置和二极管、固态激光标记系统很少需要保养维护。还有,在大多数汽车零部件生产过程中,激光标记系统已朝着自动化的方向发展,其操作无需特别关顾,而且很少或基本上不受操作人员的影响。 


          
    结论 


    2004 年10月1日起我国开始实施汽车召回制度,意味着汽车零部件的可追溯性要求进一步提高。汽车零部件质量一旦出现批次问题,公司的声誉、责任和将来的业务都取决于故障的解决和校正措施。采用基于二维码技术的激光标识可方便的实现整个生命周期中产品的追溯能力。 


          
    柔性标签激光标记系统 

 

    标签在现代制造产业上的运用是无处不在的。在各个产业中,对产品标识改善的要求也从来不曾间断。整个标记产业都在向着信息的可追溯性发展,采用工业PC控制的柔性标签激光标记系统由于标记软件对数据库的广泛支持,也必然受到越来越多的重视。 

 

    柔性标签主要指TESA、3M等公司生产的专用标签材料制作的标签。该类标签的典型材料有Tesa-6930和3M-7846。以Tesa- 6 9 3 0 为例, 该材料厚度大约为1.18mm,共有四层,其中:第一层是黑色PU亚克力,第二层是白色PU亚克力,第三层是特殊粘和剂,第四层是保护层。 


  
    该材料具有以下特性: 

 

    (1)使用温度为- 50℃ ~300℃。


  
    (2)非可燃材料,防腐蚀、耐磨。


    (3)使用年限为20年以上(在正常使用条件)。 

 

     一旦粘贴到物体表面,8h后就无法从粘贴位置上再取下。若强行移去标签,则被移动的标签将成为碎片,无法再次使用。此特性使标签难以被复制,从标签上很容易辨认汽车和零部件的真伪。


 
     精确受控的激光束在上述特殊的四层标签材料上扫描,根据用户需要的信息,通过精密控制激光能量的输出和扫描速度,移去表面第一层颜色层(黑色),露出第二层(白色),从而完成用户的图案或文字信息的激光打标工作。为了便于粘贴,通过精密控制激光束在所需标签图案的封闭外围,移去标签材料的一、二、三层,这样便于所需标签从整卷的材料上剥离下来。因剥离的标签上面带有胶,所以可非常容易地粘贴到汽车所需位置上。我们称激光移去第一层的过程为激光在标签材料上的打标过程,称激光移去一、二、三层的过程为激光切割标签材料。 

 

    图一:Nd3+:YAG激光也可以在塑料表面形成非常清晰的标记 

 

    图二:基于激光标记和条码技术的汽车标签 

 

    图三:通过在金属零部件表面标记二维码实现产品可追溯性

 

    图四:常见二维码标记

 

 

(编辑:小曾)

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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