Спосіб лазерного гравіювання на виробах із прозорих матеріалів

Реферат: Спосіб лазерного гравіювання виробів із прозорих матеріалів включає покривання оброблюваної поверхні матеріалом, який добре поглинає лазерне випромінювання, а гравіювання виконують за декілька переходів, причому перед його початком і перед кожним черговим переходом заготовка або ділянка її поверхні розміщується послідовно в електростатичному полі і камері із завислими в газовому потоці мікрочастинками з поглинаючого матеріалу, а після закінчення обробки - в електростатичному полі протилежного першому знака. UA 79291 U (54) СПОСІБ ЛАЗЕРНОГО ГРАВІЮВАННЯ НА ВИРОБАХ ІЗ ПРОЗОРИХ МАТЕРІАЛІВ UA 79291 U UA 79291 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель призначена для розмітки, нанесення рисунків, надписів на різноманітних заготовках із слабопоглинаючих матеріалів, наприклад скла, за допомогою сфокусованого лазерного випромінювання. Може знайти застосування для нанесення на деталях із оптично прозорих матеріалів шкал, ліній, ноніусів, сіток, перехрещень і ін., а також візерунків при виробництві побутових виробів скляного посуду, розсіювачів і відбивачів електроосвітлювальної арматури та ін. Відомі способи лазерного гравіювання скляних заготовок, при яких оброблювану поверхню попередньо покривають матеріалом, добре поглинаючим лазерне випромінювання, наприклад, розбризкуючи рідину через сопло, направлене в зону обробки [пат. Японії № 50-37918 B26F 01/30, від 05.12.75], або наклеюючи тонку плівку з поглинаючим покриттям (SiO2, Al2O3, TiO2, С і т. д.) [пат. Японії № 66-160893 В23K 26/18 від 10.12.81]. Недоліками відомих методів є складність нанесення поглинаючого покриття (на окремій операції), або ж невелика його ефективність (в останньому способі) і його утилізації з поверхні заготовки. Тобто для забезпечення високої поглинальної здатності необхідний багатоопераційний процес. Як найближчий аналог обрано спосіб лазерного гравіювання скляних (і інших прозорих) заготовок [пат. Франції № 2033105 B26F 01/26, 1970 р.], при якому оброблювану поверхню попередньо покривають матеріалом, який добре поглинає лазерне випромінювання, у вигляді органічної плівки, шляхом її розпилення, а після закінчення обробки плівку видаляють при нагріванні заготовки до температури її випаровування. Недоліком відомого методу є низька ефективність і обмежена можливість гравіювання за один перехід через складність багатоопераційного процесу нанесення покриття перед кожним переходом. Недоліком також може вважатися необхідність нагріву заготовки до температури випаровування покриття з метою його видалення. Задачею запропонованого способу є підвищення ефективності і розширення можливості гравіювання за рахунок полегшення процесів нанесення покриття і очищення поверхні виробу від поглинаючого матеріалу. З цією метою за способом лазерного гравіювання скляних виробів, при якому оброблювану поверхню попередньо покривають матеріалом, який добре поглинає лазерне випромінювання, гравіювання виконують за декілька переходів, при чому перед його початком і перед кожним черговим переходом заготовка або ділянка її поверхні розміщується послідовно в електростатичному полі і камері із завислим в газовому потоці мікропорошком з поглинаючого матеріалу, а після закінчення обробки - в електростатичному полі протилежного першому знака. Поставлена задача вирішується тим, що при нанесенні покриття із порошку можна використовувати різні за властивостями матеріали у відсутності зв'язного елемента (клею, полімерного та ін.), який має низьку температуропровідність, і який перешкоджає передачі енергії оброблюваному матеріалу. Цим забезпечується підвищення ефективності обробки, а легкість і повторюваність нанесення покриття дозволяють використовувати його в багатоперехідних операціях. Суть заявленого способу пояснюється кресленням, і полягає в тому, що оброблюваний виріб 1, перед дією на нього лазерного випромінювання, помішують в електростатичне поле певної напруженості 3 (І позиція), де він набуває статичного заряду. Далі виріб переміщують транспортером 2 в камеру 4, де за допомогою потоку газу (повітря) зависаються мікрочастинки із добре поглинаючого матеріалу (II позиція). Виріб притягує порошок, покриваючись його рівномірним шаром по всій поверхні незалежно від її форми. При опроміненні покритої поверхні виробу 1 енергія лазерного випромінювання дзеркалами 5, 6 направляється на виріб та поглинається порошком, і в результаті високої теплопровідності передається матеріалу виробу, руйнуючи його. Використовуючи програмне переміщення променя по виробу 1, наноситься малюнок на його поверхню (позиція III). При необхідності збільшення глибини малюнка, за допомогою додаткових переходів, оброблювані ділянки виробу необхідно знову покривати поглинаючим матеріалом. Для цього виріб знову електризують і розміщують в камері з мікрочастинками. Після закінчення обробки для видалення залишків частинок на необроблюваних ділянках виробу його розміщують в полі протилежного знака (позиція І), що змушує мікрочастинки обсипатися з його поверхні. Таким чином, забезпечується ефективне нанесення покриття і очищення поверхні виробу навіть при багатоперехідній операції обробки. Реалізація розробленого методу здійснювалась при розмітці виробу із художнього скла (кришталь) на замовлення ПО "Укрскло". Для обробки використовували випромінювач ЛТІ-502 на АІГ з середньою потужністю 16 Вт, з частотою надання імпульсів 25 кГц на довжині хвилі 1,06 мкм. Як поглинаючий матеріал було вибрано графіт з розміром порошку  1-3 мкм (газова сажа), який має коефіцієнт поглинання випромінювання 90 %. Поверхня виробу (ваза, фужер і 1 UA 79291 U 5 10 т.д.) електризувалась в місцях обробки за допомогою коронарного розряду, причому форма розрядника повторювала форму виробу. В першій позиції іонізований потік мав позитивний заряд, на позиції очистки поверхні - негативний. Гравіювання здійснювалося за один перехід за допомогою програмного переміщення виробу і при його обертанні. Рисунок формувався у вигляді системи точок, які було видно через товщу скла. Час розмітки одного виробу в залежності від його розмірів складав 1-8 с. Після повного циклу обробки залишки порошку на поверхні виробу не перевищували 10 % (за площею) і не заважали подальшим видам обробки. Джерела інформації: 1.Патент Японії № 50-37918 B26F 01/30, від 05.12.75 2. Патент Японії № 66-160893 В23К 26/18 від 10.12.81 3. Патент Франції № 2033105 B26F 01/26, 1970 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб лазерного гравіювання виробів із прозорих матеріалів, при якому оброблювану поверхню попередньо покривають матеріалом, який добре поглинає лазерне випромінювання, який відрізняється тим, що гравіювання виконують за декілька переходів, причому перед його початком і перед кожним черговим переходом заготовка або ділянка її поверхні розміщується послідовно в електростатичному полі і камері із завислими в газовому потоці мікрочастинками з поглинаючого матеріалу, а після закінчення обробки - в електростатичному полі протилежного першому знака. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2