Способ маркировки изделий

ТЕЛЬС х в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТГТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ С(71) Физико-технический институт АН БССР (72) А.Н.Равин и А.В,Полюшиц(56) Авторское свидетельство СССР М 1390205, кл. С 03 С 17/06, 1986.Авторское свидетельство СССР й. 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 сится к обработке иэраслях промышленнособам маркировки и преимущественно из ов ( стекло, пластмасИзобретение отно делий в различных от сти, а именно к спо разметки иэделий, прозрачных материал сы 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 гк 766851, 806400, 816738, 856785, 1305024 и др.), НедостаткамИ этих способов являются ухудшение .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) другие ионизирующиеизлучения. При использовании гамма-лучей время обработки и толщину шаблона выбирают по соотношениям; г= О/йоехр(-,и Х+пВи), йоехр(рд+ +ЬВ) = (0)Й. где т - время обработки, с, О - минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделия, Р, 0 - максимальная доза излучения, не вызывающая изменение свойств изделий, Р, Нов мощность дозы излучения, Р/с, /ииш - коэффициент ослабления излучения в материале изделия и шаблона, см, В В факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона, Х - 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 маркйровоные-знаки на по= верхности изделий наносят краской (см., например, а,с, СССР .МВ 967797, 1446035) Однако такая маркировка не является долговечной, так как может быть легко удалена действием различных естественных и специальных растворителей(вода, спирты, ки лоты) или механйческим воздействие (щлифование).Такие же недостатки (ухудшение качества поверхности; недолговечность) присущи и способам нанесения маркировачных зна ков на поверхность иэделий фотографическим путем, путем гравирования (см, например, а,с. ММ 1215081, 1313819), напыления порошками в вакуумных или други установках (см., например, заявка Япони 3 Ф 5750636, а.с, СССР М 1390205 и дажепутем 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 соотноше- ний н Н.) Мехр(-равд+ Ь Вш) =, ., (2)0где т - время обработки, с; О - минимальная доза излучения, вызывающая измене 15 ние свойств изделия. Р; (О) - допускаемая(максимальная) доза излучения, не вызывающая изменения свойств иэделия, Р; Ивмощность дозы излучения, Р/с (определяется активностью источника); ри и иш козф 20 фициенты ослабления излучения вматериале изделия и шаблона. см , В иВш - факторы накопления излучения в материале изделия и шаблона, зависящие отэнергииизлучения, материала и произведе-25 ния их; Х - глубина обработки изделия, см;д - толщина шаблона, см; при обработке вкачестве источника излучения используютСо.Под воздействием энергии радиоактив 30 ного излучения происходит изменениесвойств, структуры и состояния в объемеизделия в зоне, подвергнувшейся облучению, на глубине проникновения достаточной дозы радиации. Так, например, многие35 материалы изменяют свой цвет причем прозрачные материалы (стекло, пластмассы идр.) сохраняют в то же время прозрачность. (тонируются),Благодаря использованию в качестве40 шаблона, размещенного на поверхности изделия, пластин из свинца, являющегося хорошим радиационноэкранирующимматериалом, облучению подвергается лишьта часть поверхности изделия, на которой45 должны быть размещены маркировочныезнаки; остальная поверхность остается необлученной, В результате на иэделии в облученной зоне образуются маркировочныезнаки, контрастирующие по свойствам, на 50 пример, по цвету, с остальной поверхностью (или обьемом изделия), защищеннойшаблоном от облучения,При маркировке изделий предлагаемымспособом в качестве радиоактивных лучей55 могут быть использованы альфа-частицы,бета-частицы, гамма-лучи и другие ионизирующие излучения.Использование гамма-лучей, в частности лучей источника Со. обладающих выслучае, если для упрочнения сцепления покрытия с подлОжкой на поверхность изделия подаютэнергию 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 помощьюлазерного луча(смнапример, эаяв ка Японии М 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 25 Дж/см (см., например. а.с, СССР М 1391875), При облучении иэделия происходит поглощение энергии лазерного луча краской, котораяпри 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 прозрачныхматериалов (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 нэ каждом изделии отличается высокой трудоемкостью. Кроме того, данный способ не позволяет маркировать иэделия 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, чтов известном способе маркировки изделий20 качестве маркирооочных знаков использовали номер госрегистрации автомобиля в ГАИ.Для обработки испольэовали установку 25 УГУс источником гамма-лучей Со,Энергия излучения - Е = 1,25 Мэв, Мощность дозы экспозиционного излучения при заданной активности источника Мо = 500. Р/с, Обработку производили в камере обье мом 30 м в воздушной среде при комнатнойтемпературе, Предварительными экспериментами установили минимальную экспоэиционнуо дозу излучения, достаточную для заметного изгленения цвета стекла, 0 = 4,5 х 35 х 10 Р и максимальную дозу, не вызывающую такого изгленения, (О) = 9,8 10 Р,гКоэффициент ослабления гаглма-лучей остекле ри определяли, используя графические зависимости р и Е для различных ма териалов, имеющиеся о справочнойлитературе(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 р 0,14 смПри обработке стекла на заданную глубину Х, выбранную равной его толщине Ь = =0,6 см (маркировку производили на всю толщину стекла) произоедение ри Х= сокой проникающей способностью, позволяет наносить гларкировочные знаки набольшую глубину о изделиях иэ различныхматериалов, не вызывает остаточной радиоактивности облученных изделий, позволяетиспользовать 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 дозыизлучения у облучаемой поверхности изделия Йо, определяемой активностью источника излучения А, при которой в изделии изразличных материалов на заданной глубиненанесения мэркировочных знаков Х действует доза излучения Р, обеспечиоающая изменение свойств изделия, достаточное дляего маркировки (значение 0 проще всегоподбирается экспериментально). Мощностьдозы Ио связана с активностью источника Аэависимостьго видаАаГ(3)о=где а - переходной коэффициент, Г - кермопостоянная изотопа; Ь - расстояние от источника. Соотношение (2) позволяетнаходить толщину шаблона д, обесггечивающую ослабление дозы излучения на закрытой шаблоном пооерхности изделия завремя обработки гдо значения (О, Значение (01 для разных материалов также рекомендуется определять экспериментально,Входящие в соотношения (1,2) характеристики материалов изделия и шаблонов(ии, /сш, Ви, Вш), а также величины а и Гимеются в справочной литературе.Тэк как маркировочные знаки, нанесенные предлагаемым способом, расположеныне только на г оверхности, но и в объемеизделия на глубине проникновения радиации, их удаление обычными способами поверхностной обработки (травление,шлифование и др.) невозможно или не эф. фективно, т.е, маркировка является болеестойкой и долговечной, чем маркировка известными способами. Кроме того, при маркировке предлагаемым способом, в отличиеот известных, не ухудшается чистота поверхности иэделия, Такигл образом, предлагаемый способ повышает качество маркировкии изделий.Шаблон может быть изготовлен в виде, пластин-трафаретов, на каждой иэ которых 5может быть одно отверстие одного определенного знака, например циФры; при этомдля нанесения на изделие любых маркировочных знаков, например, ноглерных, 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 способа- прототипа, 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,П р и м е р. Согласно предлагаемому способу осуществляли маркировку лобового стекла легковых автомобилей типа "ВАЗ", В=0,0825, что позволяет, ввиду малости последнего, считать фактор накопления В, 1 /1,2/. (Время обработки г, найденное по Соотношению (1) при Ви = 1. превышает значения т, соответствующие Ви1 и поэтому гарантирует качественную маркировку, несмотря на некоторую погрешность допущения Ви - 1).Время обработки стекла на глубину Х = =0,6 см согласно зависимости (2) составляет(При маркировке изделий из материалов, для которых в справочной литературе отсутствуют значения р и В, например, дпя 5 разных видов пластмасс, время обработки т может быть определено экспериментально для конкретной глубины нанесения маркировочных знаков).Для шаблона из свинца рш= 0,6 см, 10-1 Вш - 2,5 (смнапример, там же), При определении толщины шаблона д по уравнению Д) следует учесть, что оно является трансцендентным относительно рш д и не может быть точно разрешено относительно д, Однако д можно легко найти по универсальным таблицам или номограммам кратности ослабления К, полученным приближенным решением уравнения (2) и характеризующим во сколько раз защит 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 условийК = й ф - 500 977 - 500ГО)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 стин, толщина каждой из которой составляла 11 см и в каждой из которых выполненосквозное 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 Р/с в течение 16,5 мин.Длязакрепления 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 О (температуру нагрева и длительность вы держки определяли в предварительных экспериментах);В результате получали на стекле хорошо заметные мзркировочные 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, шпифование). 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 дпя их хищений; Напротив, предлагаемый способ. обеспечивающий качественную, практически неудапяемую 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 ич а ю щи й 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, о т л и ч а ю щи й с я тем, что обрабатывают поверхность источником гамма-лучей, а время обработки и толщину шаблона выбирают из соотношенийОМа ехр- ри Х + 1 в В)йоехр(-рад+и В ) = -О),где х- время обработки. с;Р - минимальная доза излучения, вызывающая изменение свойств изделий. О:(О) - максимальная доза излучения, невызывающая изменение свойств изделий,Р:Йс - мощность дозы излучения (активность источника), рс;Р. /4 ш - коэффициент ослабления излчения в материале изделия и шаблона, см;В, Вш - факторы накопления излученияв материале изделия и шаблона:Х - глубина обработки иэделия, см;д - толщина шаблона, см;3, Способпоп,1-2,о тл ича ющийсятем, что в качестве источника излучения используют Со,