Способ маркировки изделий

 

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 твремя 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5, СОЗ С 23/ 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г«О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. 1 j gag

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4803006/33 (22) 13.02.90 (46) 23.07.92. Бюл. N. 27 (71) Физико-технический институт АН БССР (72) А.Н.Равин и А.В,Полюшиц (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1390205, кл. С 03 С 17/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1391875, кл. В 25 Н 7/00, 1986, (54) СПОСОБ МАРКИРОВКИ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: маркировка и разметка изделий из прозрачных материалов. Сущность изобретения: поверхность изделия закрывают шаблоном из свинца и обрабатывают пучком радиактивных лучей. В качестве радиактивных лучей используют альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи и

Изобретение относится к обработке изделий в различных отраслях промышленности, а именно к способам маркировки и разметки иэделий, 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 N 766851, 806400, 816738, 856785, 1305024 и др.), НедостаткамИ этих способов являются ухудшение . состояния поверхности, а следовательно, и качества изделий (товарный вид, светоп ропускание); невозможность маркировки изделий из хрупких материалов (например, стекло, термореактивные пластмассы и т.п,); а также возрастание энергозатрат (мощность оборудования) .. Ю«, 1749198 А1 другие ионизирующие излучения. При использовании гамма-лучей время обработки и толщину шаблона выбирают по соотношениям: г = D/Npexp(-/«и Х + inBu), Noexp(-/«„д +

+ИВ ) = (Oj/t. где z — время обработки, с, Π— минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделия, Р, (0)— максимальная доза излучения, не вызывающая изменение свойств изделий, Р, No— мощность дозы излучения, P/с, /«и,,иш— коэффициент ослабления излучения в материале изделия и шаблона, см, В,, В факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона, Х вЂ” глубина обработки изделия, см, д — толщина шаблона. см. В качестве источника излучения иСпользуют

60(« при нанесении маркировочных знаков больших габаритов.

Известны также способы маркировки, при которых маркйрово««ные знаки на по=" верхности изделий наносят краской (см., например, а,с, СССР .N.N. 967797, 1446035).

Однако такая маркировка не является долговечной, так как может быть. легко удалена действием различных естественных и спе-" циальных растворителей (вода, спирты, кислоты) или механйческим воздействием (шлифование).

Такие же недостатки (ухудшение качества поверхности, недолговечность) присущи и способам нанесения маркировачных знаков на поверхность" иэделий фотографическим путем. путем гравирования (cM,. например.а.с. N.N. 1215081, 1313819), напыления порошками в вакуумных или-других установках (см., например, заявка Японии

N-* 5750636, а.с, СССР N 1390205) и даже в

1749198 случае, если для упрочнения сцепления покрытия с подложкой на поверхность изделия подают энергию в виде инфракрасного излучения (см,, например, а,с. СССР М 1211237).

Для повышения качества маркировки применяют подачу энергии для нагрева и нанесения знаков на поверхности изделий, предварительно покрытой краской, с помощью лазерного луча (см„например, заявка Японии N. 57-30637). К таким способам относится и способ, ближайший по технической сущности к предлагаемому изобретению, включающий подачу энергии для выжигания маркировочных знаков с помощью шаблона на поверхности изделия, имеющего пластмассовый корпус. лазерным лучом; при этом в качестве шаблона используют наносимые краской на поверхность изделия маркировочные знаки . (например, офсетным способом), а затем обрабатывают эту поверхность импульсом лазерного луча с удельной энергией

2...5 Дж/см (см., например. а.с. СССР

N 1391875). При облучении иэделия происходит поглощение энергии лазерного луча краской, которая при этом нагревается и выгорает, Вместе с этим происходит оплавлейие материала под краской, вследствие чего на изделии . остается маркировочный 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 энергйи 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 -рактерйстик изделия из прозрачных материалов (значительное уменьшение. или

: исключение светопропускайия) в зоне нанесения знаков; может быть удалена шлифованием этих участков поверхности; из-за необходимости операции предварительного нанесения маркировочных знаков (шаблонов) индивидуально на каждом изделии отличается высокой трудоемкостью. Кроме того, данный способ не позволяет маркировать изделия из хрупких материалов с низкой теплопроводностью (типа стекла), так как быстрый местный разогрев вызывает их растрескивание и поломку.

Целью предлагаемого изобретения является 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

5 иэ свинца; обрабатывают поверхность источником гамма-лучей, а время обработки и толщину шаблона выбирают из соотношений

N, ехр — р„X +Тп В, ), (1)

Noexp(-ф„д+ Ь Be) =- ., (2) (0) . где г — время обработки, с; Π— минимальная доза излучения, вызывающая измене15 we свойств изделия. Р; (0) — допускаемая (максимальная) доза излучения, не вызывающая изменения свойств иэделия, P; N>— мощность дозы излучения, P/с (определяется активностью источника); ри и рш козф20 фициенты ослабления излучения в материале изделия и шаблона. см, Во и

Вщ — факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона, зависящие от энергии излучения, материала и произведе-

25 ния их; Х вЂ” глубина обработки изделия, см; д — толщина шаблона, см; при обработке в качестве источника излучения используют

Со.

Под воздействием энергии радиоактив30 ного излучения происходит изменение свойств, структуры и состояния в объеме изделия в зоне, подвергнувшейся облучению, на глубине проникновения достаточной дозы радиации. Так, например, многие

35 материалы изменяют свой цвет причем прозрачные материалы (стекло, пластмассы и др.) сохраняют в то же время прозрачность . (тонируются).

Благодаря использованию в качестве

40 шаблона, размещенного на поверхности изделия, пластин из свинца, являющегося хорошим радиационноэкранирующим материалом, облучению подвергается лишь та часть поверхности изделия, на которой

45 должны быть размещены маркировочные знаки; остальная поверхность остается необлученной, В результате на изделии в облученной зоне образуются маркировочные знаки, контрастирующие по свойствам, на50 пример, по цвету, с остальной поверхностью (или обьемом изделия), защищенной шаблоном oi облучения.

При маркировке изделий предлагаемым способом в качестве радиоактивных лучей

55 могут быть использованы альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи и другие ионизирующие излучения.

Использование гамма-лучей, в частно-. сти лучей источника Со. обладающих вы1749198

20 качестве маркировочных знаков использовали номер госрегистрации автомобиля в

ГАИ.

Для обработки испольэовали установку

25 УГУ-420 с источником гамма-лучей Со.

Энергия излучения — Е = 1,25 Мэв. Мощность дозы экспозиционного излучения при заданной активности источника No = 500 . P/ñ, Обработку производили в камере обье30 мом 30м в воздушной среде при комнатной температуре. Предварительными экспериментами установили минимальную экспоэиционну|о дозу излучения. достаточную для заметного изгленения цвета стекла, D = 4,5x

35 х10 Р и максимальную дозу, не вызывающую такого изменения, (О) = 9,8 10 Р. г

Коэффициент ослабления гаглма-лучей в стекле pg определяли, используя графические зависимости р и Е для различных ма40 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/см, з

45 ри 0,14 см

При обработке стекла на заданную глубину Х, выбранную равной его толщине h =

=0,6 см (маркировку производили на всю толщину стекла) произведение р Х= сокой проникающей способностью, позволяет наносить гларкировочные знаки на большую глубину в изделиях иэ различных материалов, не вызывает остаточной радиоактивности облученных изделий, позволяет использовать доступные установки, В зависимости, выраженной соотношением (1), знаменател ь 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 Мо, определяемой активностью источника излучения А, при которой в изделии из различных материалов на заданной глубине нанесения маркировочных знаков Х действует доза излучения D, обеспечивающая изменение свойств изделия, достаточное для его маркировки (значение О проще всего подбирается экспериментально). Мощность дозы No связана с активностью источника А зависимостью вида

АаГ (3)

О Ьг где а — переходной коэффициент, à — кермопостоянная изотопа; Ь вЂ” расстояние от источника. Соотношение (2) позволяет находить толщину шаблона д, обеспечивающую ослабление дозы излучения на закрытой шаблоном поверхности изделия за время обработки гдо значения (О). Значение (О) для разных материалов также рекомендуется определять экспериментально.

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

Так как маркировочные знаки, нанесенные предлагаемым способом, расположены не только на г оверхности, но и в объеме изделия на глубине проникновения радиации, их удаление обычными способами поверхностной обработки (травление, шлифование и др.) невозможно или не эф. фективно, 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 иэделия. Такигл образом, предлагаемый способ повышает качество маркировки и изделий.

Шаблон может быть изготовлен в виде . пластин-трафаретов, на каждой иэ которых 5 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 маркировочных знаков-шаблонов принудительно на каждом изделии (шаблоны могут быть универсальными) и за счет этого, по сравнению со способом-прототипом является более производительным, 10. Вследствие отсутствия разогрева, предлагаемым способом, в отличие от способапрототипа, можно маркировать не только изделия из ластичных материалов, но и иэ хрупких материалов с низкой теплопроводностью. например стекла, что позволяет сделать вывод о расширении технологических возможностей способа, Пример. Согласно предлагаемому способу осуществляли маркировку лобового стекла легковых автомобилей типа "ВАЗ". В

=0,0825, что позволяет, ввиду малости последнего, считать фактор накопления B„

1 /1,2/. (Время обработки г, найденное по соотношению (1) при В, =- 1. превышает значения 7, соответствующие В > 1 и поэтому гарантирует качественную маркировку, несмотря на некоторую погрешность допущения В, - 1).

Время обработки стекла на глубину Х =

=0,6 см согласно зависимости (2) составляет

1749198

4,5 10

=- 977 с.

500 ехр — 0,08 5 + tn 1 (При маркировке изделий из материалов, для которых в справочной литературе отсутствуют значения ри и Ви, например, для разных видов пластмасс, время обработки т может быть определено экспериментально для конкретной глубины нанесения маркировочных знаков).

Для шаблона из свинца рш- 0,6 см

-1

Bw - 2,5 (см., например, там же), При определении толщины шаблона д по уравнению (2) следует учесть, что оно является трансцендентным относительно,иш д и не может быть точно разрешено относительно д, Однако д можно легко найти rio универсальным таблицам или номограммам кратности ослабления К, полученным приближенным решением уравнения (2) и характеризующим во сколько раз защит- 20 ный экран из свинца (или другого радиационноэкранирующего материала) толщиной р д ослабляет гамма-излучение заданной энергии, причем эти таблицы можно применять и для протяженных источников, Для наших условий

К= — = — = 500, й.г 500 977

9,8 10

Согласно таблицам или номограмме (2) 0 такое ослабление мощности дозы излучения доСтигается при толщине свинцового экра.на 11 см.

Исходя из этого использовали в качестве шаблона набор из семи свинцовых пла- 5 стин, толщина каждой из которой составляла 11см и в каждой из которых выйолнейо сквозное отверСтие в виде цифры (четыре пластины) или буквы (три пластины).

Пластины накладывали на стекло, размещая 40 их рядом одна с другой, так, чтобы они закрывали всю его поверхность. После этого обрабатывали стекло гамма-лучами Со дозой мощностью 500 P/с в течение 16,5 мин.

Для закрепления маркировки стекло по- 45 сле первичного облучения подогревали до

80-100 С и выдерживали при этой температуре в течение двух часов, а затем подвергали повторной обработке облучением дозой

О (темпервтуру нагрева и длительность вы- 50 держки определяли в предварительных экспериментах);

В результате получали на стекле хорошо заметные маркировочные знаки, соответствующие номеру автомобиля, не 55 ухудшающие потребительские 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 способам-прототипом, не достижимо.

Отсутствие надежных способов качественной маркировки дорогостоящих и дефицитных иэделий, 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, от л и ч а ю щи и с я 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 по п.1, î т л и ч а ю щи и с я тем, что обрабатывают поверхность источником гамма-лучей, а время обработки и толщину шаблона выбирают из соотношений

Мр ехр (— р» Х + In В„)

Noexp(-и д+!и В ) =— (О) . где х- время обработки. с; Р— минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделий. 0:

fD) — максимальная доза излучения, не вызывающая изменение свойств изделий, Р:

Mc — мощность дозы излучения (активность источника), р(с; ии, рш — коэффициент ослабления изл чения в материале изделия и шаблона, см;

В»,  — факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона:

Х вЂ” глубина обработки иэделия, см; д — толщина шаблона, см;

3, Способпоп.1-2, о тл ича ющийся тем, что в качестве источника излучения используют Со,