Lasermerkkauksen optimointi luettavuuden perusteella rakenneteräksellä

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tehtiin kirjallisuuskatsaus lasermerkkauksen nykyhetkeen ja tutkittiin laboratoriokokein lasermerkattujen kappaleiden luettavuutta kontrastin perusteella. Työn tavoitteena oli selvittää materiaalin, pinnanlaadun ja parametrien vaikutusta merkkauksen luettavuuteen. Tutkittavat materiaalit olivat rakenneteräkset S355 ja S960. Tutkittavat pinnanlaadut olivat levyn toimituspinta, hiekkapuhallettu ja hiottu pinta. Parametrien osalta tutkittiin merkkauksen nopeuden, hatch-viivavälin ja pulssin pituuden vaikutusta merkkauksiin.

Laboratoriokokeissa oli käytössä kaksi materiaalia. Jokaisesta oli kolme pinnanlaatua ja jokaisessa yhdeksän kappaletta eri parametrivaihtoehtoa. Erilaisia merkkausvariaatioita syntyi yhteensä 108 kappaletta, joita tutkittiin käyttäen kontrastia. Kontrastia mitattiin merkatun kuvion ja taustan välillä. Suurin kontrasti merkkaukselle syntyi taustan ollessa vaalea ja merkkauksen ollessa tumma tai päinvastoin.

Työssä huomattiin, että käytetyllä materiaalilla ei ollut suurta vaikutusta merkkauksen lopulliseen tulokseen. Suurempi vaikutus oli pinnanlaaduilla sekä materiaalin valmistuksessa syntyneellä oksidikalvolla. Rakenneteräs S355:lla saatiin pienemmällä nopeudella suurempi kontrastin arvo, mutta S960:lla saatiin puolestaan suuremmalla nopeudella suurempi kontrastin arvo. Hatch-viivavälin ollessa pienin, molemmilla rakenneteräksillä saatiin suurin kontrastin arvo. Pulssin pituuden ollessa pienin sai S355 suurimman kontrastin arvon ja pulssin pituuden ollessa suurin, sai vastaavasti S960 kontrastin suurimman arvon.

The purpose of this bachelor’s thesis was to do a literature review on the current state of laser marking and to examine the readability of laser-marked pieces on the basis of contrast by using laboratory experiments. The aim of this thesis was to find out the effect of material, surface quality and parameters on the legibility of laser marking. The materials studied were structural steels S355 and S960. The surface qualities examined were the manufacture’s surface, the sandblasted and the grinded surface. Regarding the parameters, the effect of marking speed, hatch-line spacing and pulse length on the marking was examined.

In the laboratory experiments, two materials were used, each with three surface qualities and with 9 different parameter options. There were total of 108 different labelling variations generated, which were examined by using contrast. Contrast was measured between the marked pattern and the background. The biggest contrast for the marking arose when the background was light and the marking was dark or vice versa.

It was found out that the material used did not have a large effect on the final result of the marking, but the surface qualities and the oxide film formed in the manufacture of the material had a bigger effect. Structural steel S355 gave a higher contrast value at a lower speed, but S960 gave a higher contrast value when using a higher speed. With the smallest hatch line spacing, the highest contrast value was obtained for both structural steels. When the pulse length was the smallest, S355 gave the highest contrast value and when the pulse length was largest, S960 on the other hand gave a higher contrast value.