Спосіб призначений для лазерного гравірування металу або сплаву. Здійснюють попереднє побудова градуювальної кривої залежності глибини гравіювання поверхні зразка заданого металу або його сплаву від параметрів падаючого на поверхню лазерного випромінювання при монотонному зростанні питомої потужності лазерного випромінювання від величини 0,1 Дж / см2c до величини, при якій на гравіруемих поверхні утворюються краплі розплаву. Потім здійснюють просторове управління розгорткою пучка лазерного випромінювання по поверхні металу або його сплаву щонайменше по одній координаті. Одночасно з поступальним переміщенням пучка лазерного випромінювання здійснюють його обертання з радіусом R. Радіус R і кутову швидкість обертання пучка лазерного випромінювання вибирають з урахуванням ширини різу і радіуса пучка лазерного випромінювання. 4 з.п. ф-ли, 3 мул., 1 пр. 
Винахід ставитися до способів нанесення на їх поверхню металу або сплаву алфавітно-цифровий або графічної інформації впливом лазерного випромінювання. Заявляється спосіб може знайти застосування в різних галузях промисловості, в тому числі в машинобудуванні, а також в ювелірній та медичній сферах діяльності.
Нанесення на їх поверхню алфавітно-цифровий або графічної інформації впливом лазерного випромінювання здійснюють переміщенням пучка випромінювання щодо поверхні виробу. Будь-яке векторне або растрове зображення, що наноситься на його поверхню методами лазерного гравірування, складається із сукупності ліній різних довжин. Глибина даних ліній, яка може бути отримана за одиницю часу, визначає швидкість різу металевих виробів і зносостійкість наноситься на їх поверхню зображення і, на практиці, визначається параметрами лазерного гравірується комплексу, пучка лазерного випромінювання, програмою переміщення пучка випромінювання щодо поверхні виробу. З метою забезпечити найбільш швидке нанесення зображення на даному лазерному гравірується комплексі зазвичай вибирають відповідні параметри пучка лазерного випромінювання і програму переміщення пучка випромінювання щодо поверхні виробу. При цьому параметри пучка лазерного випромінювання зазвичай визначаються технічними характеристиками гравірується комплексу, а програма переміщення пучка випромінювання щодо поверхні виробу може варіюватися оператором практично довільно.
Відомий спосіб лазерного гравірування (див. Патент RU 392100, МПК В23К 6/18, В41М / 24, опублікований 20.06.2010), відповідно до якого попередньо будують градуювальну криву залежності глибини гравіювання поверхні зразка заданого металу або його сплаву від питомої потужності падаючого на поверхню випромінювання при монотонному зростанні згаданої питомої потужності від величини 1 Дж / (см2 · с) до величини, при якій на гравіруемих поверхні утворюються краплі розплаву. Генерують захисний цифровий код за допомогою ЕОМ, де кожному числу відповідає певна глибина гравіювання і питома потужність лазерного випромінювання, певна з градуировочной кривої, а відмінність між максимальною і мінімальною глибиною гравіювання не перевищує 100 мкм. Наносять на гравіруемих поверхню металу або його сплаву видимого неозброєним оком знака, що представляє собою алфавітно-цифрову або графічну інформацію з мінімальним розміром окремого елемента не менше 20 мкм, лазерним випромінюванням, яке переміщують щодо гравіруемих поверхні. Потім наносять на поверхню отриманого видимого неозброєним оком знака захисного цифрового коду у вигляді невидимої неозброєним оком послідовності поглиблень з лінійним розміром не більше 100 мкм і глибиною, що відповідає заданим числам захисного цифрового коду, лазерним випромінюванням з обраної за градуювальною кривої питомою потужністю.
Відомий спосіб забезпечує нанесення в одному технологічному процесі зносостійких знаків, один з яких є знаком, видимим неозброєним оком, а інший - захисним цифровим кодом, невидимим неозброєним оком. Недоліком відомого способу є недостатньо висока швидкість гравіювання і мала продуктивність процесу.
Відомий спосіб лазерного гравірування (див. Технологічні лазери. Довідник. / За редакцією Г.А.Абільсітова. - М .: Машинобудування, т.1, гл.5, с.403, 1991). Спосіб полягає в скануванні лазерним променем по двох координатах поверхні виробу. Зображення формується тимчасовим перериванням променя.
Недоліком цього способу є низька швидкість гравіювання і мала продуктивність.
Відомий спосіб лазерного гравірування поверхні виробів і матеріалів (див. Заявка РСТ WO 2008093006, МПК В41М 5/24, В23К 26/00, опублікована 07.08.2008), що полягає в переміщенні лазерного променя по двох координатах щодо нерухомого вироби.
Недоліком відомого способу є низька швидкість обробки поверхні виробу і матеріалів.
Відомий спосіб лазерного гравірування, зокрема металу або сплаву (див. Патент RU 2236952 , МПК В44В 3/00, опублікований 20.03.2004), що співпадає з тим, що заявляється винаходом за найбільшою кількістю істотних ознак і прийнятий за прототип. Спосіб полягає в попередньому визначенні рівня потужності лазерного випромінювання, достатнього для структурної зміни опромінених ділянок поверхні виробу за рахунок імпульсного режиму генерації лазерного випромінювання, і в управлінні просторово-часовими характеристиками пучка лазерного випромінювання. При цьому просторове управління розгорткою пучка лазерного випромінювання здійснюють по двох координатах, а точки зображення формують перериванням лазерного випромінювання в часі за один імпульс генерації випромінювання.
Відомий спосіб дозволяє розширити області його застосування і збільшити потужність лазерного випромінювання, однак при 'цьому недостатньо ефективно використовується енергія пучка лазерного випромінювання.
Завданням винаходу була розробка такого способу лазерного гравірування металу або сплаву, який би забезпечував більш швидкий розріз або нанесення зображення на даному лазерному комплексі, тобто найбільш ефективне використовувалася енергія пучка лазерного випромінювання.
Поставлена задача вирішується тим, що спосіб лазерного гравірування металу або сплаву включає попереднє побудова залежності глибини гравіювання поверхні зразка заданого металу або його сплаву від параметрів падаючого на поверхню випромінювання при монотонному зростанні питомої потужності від величини 0,1 Дж / (см2 · с) до величини , при якій на гравіруемих поверхні утворюються краплі розплаву, і просторове управління розгорткою пучка лазерного випромінювання по поверхні металу або сплаву щонайменше по одній координ ті. При цьому одночасно з поступальним переміщенням пучка лазерного випромінювання здійснюють його обертання з радіусом R. Радіус R, мкм і швидкість обертання зі пучка лазерного випромінювання задовольняють співвідношенням:
де d - ширина найменш тонкої лінії наноситься зображення, мкм;
r - радіус пучка лазерного випромінювання, мкм;
V - швидкість поступального переміщення пучка лазерного випромінювання, м / с.
Гравіювання заявляється способом можна вести безперервним лазерним випромінюванням або імпульсним лазерним випромінюванням з тривалістю імпульсу від 5 не до 100 мкс.
Гравіювання можна вести при поступальному переміщення пучка лазерного випромінювання зі швидкістю 0,1-20000 мм / с.
Поступальне переміщення пучка лазерного випромінювання можна здійснювати порядковим скануванням гравіруемих поверхні.
Заявляється спосіб дозволяє здійснювати гравірування поверхні металевих виробів швидше, в порівнянні з, наприклад, традиційним скануванням, що дозволяє говорити про більш високому ККД випромінювання лазерної установки при реалізації заявляється способу.
Вторинним, але не менш важливим виявилася технічна можливість створення заявляється «3D лазерного гравірування», а також ефективна гравірування виробів з матеріалів з низьким коефіцієнтом поглинання (в першу чергу - виробів з золота). Звісно ж, що загальною для всіх отриманих ефектів причиною є повторний захід лазерного випромінювання на вже опромінену поверхню при його обертанні. Обертання пучка лазерного випромінювання, таким чином, можна розглядати в якості своєрідного механічного модулятора лазерного випромінювання.
Заявляється спосіб лазерного гравірування металу або сплаву посняется кресленням, де:
на фіг.1 дано схематичне зображення гравіювання пучком лазерного випромінювання;
на фіг.2 наведено в збільшеному масштабі ділянку I, показаний на фіг.1;
на Фіг.3 наведено приклад «3D лазерного гравірування», отриманої з використанням заявляється способу;
На фіг.1 позначено: 1 - оброблюваний метал або сплав, 2 - лінія гравіювання, 3 - траєкторія проходження пучка лазерного випромінювання, 4 - положення пучка лазерного випромінювання в різні моменти часу, r - радіус пучка лазерного випромінювання, R - радіус обертання пучка, d - ширина лінії наноситься зображення.
Заявляється спосіб здійснюють наступним чином. Для ефективної витрати енергії лазерного випромінювання, а також з огляду на те, що фізичні властивості різних металів і сплавів, геометричні характеристики виробу можуть істотно відрізнятися, попередньо будують градуювальну криву залежності глибини гравіювання поверхні зразка заданого металу або його сплаву від параметрів падаючого на поверхню лазерного випромінювання при монотонному зростанні питомої потужності лазерного випромінювання від величини 0,1 Дж / см2 · с до величини, при якій на гравіруемих поверх ності утворюються краплі розплаву. Потім здійснюють генерацію цифрового коду за допомогою ЕОМ, де кожному числу відповідає певна глибина гравіювання і питома потужність лазерного випромінювання, певна з побудованої градуювальної кривої. Цифровий код записують в певній системі числення. Підстава системи числення А може бути вибрано довільно, але можливість його використання повинна бути перевірена. Після цього наносять на гравіруемих поверхню 1 металу або його сплаву (див. Фіг.1, фіг.2) пучком лазерного випромінювання задану гравіювання, переміщаючи пучок лазерного випромінювання поступально зі швидкістю V і одночасно обертаючи його з радіусом R при кутовий швидкості обертання 
, Величини яких задовольняють співвідношенням (1) і (2).
Заявляється способом може здійснюватися нанесення двох і більше зображень без взаємного перекриття на поверхні виробу з металу або сплаву з різними глибинами гравіювання послідовно або протягом одного проходу пучка лазерного випромінювання.
Наноситься зображення може являти собою текст різних гарнітур, програми нанесення яких є в пам'яті ЕОМ, в тому числі відповідно до ГОСТ 26.008-85, текст може бути опуклим (рельєфним) або поглибленим.
Приклад. Була виконана гравірування розміром 10 × 10 мм із заглибленням 250 мкм на пластині товщиною 5 мм, матеріал - сталь Ст20. Гравірування - квадратний штамп «Ювелірний завод« Альфа »(Фіг.3). Гравірування виконувалася на універсальної установці прецизійної лазерної маркування й гравірування на базі волоконного лазера «МініМаркер 2» виробництва ТОВ «Лазерний Центр». Переміщення пучка лазерного випромінювання щодо поверхні виробу здійснювалося за допомогою двовісний сканатора на базі приводів VM2500 +. Тривалість моноімпульсов лазерного випромінювання становила 35 нс, частота модуляції - 75 кГц, енергія моноімпульса, виміряна за допомогою піроелектричного датчика Ophir РЕ 25, 0,4 мДж, діаметр пучка лазерного випромінювання на поверхні виробу 50 мкм. Попередньо, використовуючи зразок матеріалу, була побудована градуировочная крива залежності глибини гравіювання поверхні зразка заданого сплаву від питомої потужності падаючого випромінювання на поверхню випромінювання. Були обрані наступні параметри: швидкість поступального переміщення пучка лазерного випромінювання V = 0,1 м / с, швидкість обертання пучка лазерного випромінювання = 2500 рад / с. Виходячи з топології штампа, радіус обертання був обраний R = 50 мкм. Гравірування штампа проводилася порядковим скануванням, висота рядка, таким чином, становила 100 мкм, загальна кількість рядків 100. Час, витрачений на гравіювання даного штампа, що включає час включення і виключення пучка лазерного випромінювання для переходу до наступного рядка склало 18 секунд. Для порівняння, була проведена гравірування аналогічного штампа на тій же лазерної установки без обертання пучка лазерного випромінювання. В даному випадку, для отримання необхідної глибини гравіювання, швидкість поступального переміщення пучка лазерного випромінювання становила V = 0,045 м / с, кількість рядків також збільшилася і склала, відповідно, 200. У цьому випадку, час, витрачений на гравіювання даного штампа, що включає час включення і виключення пучка лазерного випромінювання для переходу до наступного рядка, склало приблизно 1 хвилину 20 секунд. Таким чином, додавання обертання пучка лазерного випромінювання дозволило нанести потрібне зображення більш ніж в 4 рази швидше.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб лазерного гравірування металу або сплаву, що включає попереднє побудова градуювальної кривої залежності глибини гравіювання поверхні зразка заданого металу або його сплаву від параметрів падаючого на поверхню лазерного випромінювання, таких як ширина найменш тонкої лінії наноситься зображення і радіус пучка лазерного випромінювання, при монотонному зростанні питомої потужності лазерного випромінювання від величини 0,1 Дж / см 2 · с до величини, при якій на гравіруемих поверхні утворюються краплі розплаву, просторове управління розгорткою пучка лазерного випромінювання по поверхні металу або його сплаву щонайменше по одній координаті, при цьому одночасно з поступальним переміщенням пучка лазерного випромінювання здійснюють його обертання з радіусом R, причому радіус R і кутову швидкість обертання пучка лазерного випромінювання вибирають, виходячи з наступного співвідношення:
R = d / 2-r, мкм;
2 
R · > V, м / с,
де d - ширина найменш тонкої лінії наноситься зображення, мкм;
r - радіус пучка лазерного випромінювання, мкм;
V - швидкість поступального переміщення пучка лазерного випромінювання, м / с.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що гравіювання ведуть безперервним лазерним випромінюванням.
3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що гравіювання ведуть імпульсним лазерним випромінюванням з тривалістю імпульсу від 5 нс до 100 мкс.
4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що гравіювання ведуть при поступальному переміщенні пучка лазерного випромінювання зі швидкістю 0,1-20000 мм / с.
5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що поступальне переміщення пучка лазерного випромінювання здійснюють порядковим скануванням гравіруемих поверхні.
<
