Лазерная маркировка: ключевая технология точной прослеживаемости для кодов VIN автомобилей

В автомобильном производстве VIN (идентификационный номер транспортного средства) выполняет функцию «удостоверения личности» автомобиля и обеспечивает ключевые функции, такие как прослеживаемость транспортного средства, контроль качества и защита от подделок. Согласно национальным стандартам, VIN должен быть нанесён на основные конструктивные элементы кузова-«белого тела», при этом высота символов должна составлять не менее 7 мм, глубина — не менее 0,3 мм; маркировка должна быть чёткой, долговечной и не подлежащей замене. Традиционные механические методы маркировки характеризуются низкой эффективностью, высоким уровнем шума и ограниченной адаптируемостью. Лазерная маркировка лазерная маркировка, обладающая преимуществами бесконтактной обработки, высокой точности и стабильности, стала основной технологией нанесения VIN на автомобильные кузова-«белые тела», обеспечивая ключевую поддержку эффективного производства и точной прослеживаемости в автомобильной промышленности.

Лазерная маркировка представляет собой технологию, использующую высокоэнергетические лазерные лучи для локального облучения металлических поверхностей, вызывая испарение поверхностного материала с целью обнажения нижележащих слоёв или инициируя химические цветовые изменения для формирования постоянных меток. В отличие от механических методов маркировки, таких как пневматическое гравирование, точечная матрица и тиснение, лазерная маркировка является бесконтактным процессом, при котором не требуется прямой контакт между маркировочным инструментом и листовым металлом кузова. Это позволяет избежать структурных повреждений кузова транспортного средства, вызванных механическими нагрузками, и обеспечивает адаптацию к различным материалам кузовных компонентов — будь то обычная углеродистая сталь или горячештампованная сталь с пределом текучести свыше 1300 МПа, лазерная маркировка стабильно обеспечивает требуемую глубину и чёткость символов.

В линиях по производству белого кузова автомобилей оборудование для лазерной маркировки обычно состоит из лазерного генератора, расширителя пучка (конфигурируется по необходимости) и гальванометрической системы. В сочетании с автоматизированными системами управления оно способно быстро адаптироваться к производственным требованиям нескольких моделей автомобилей и различных позиций маркировки. Процесс маркировки не создаёт механических шумов и заключается исключительно в высокоскоростном сканировании лазерным лучом. Он не только соответствует высоким требованиям к эффективности сварочных производственных линий, но и обеспечивает согласованность и эстетичность VIN-кодов, решая ключевую проблему традиционной механической маркировки — трудности достижения баланса между скоростью и качеством.

Эффективность лазерной маркировки для гравировки VIN-номеров критически зависит от метода фокусировки гальванометрической системы, который в основном подразделяется на типы с передним и задним фокусированием; каждый из них обладает своими преимуществами и подходит для различных производственных условий.

Системы гальванометрических сканеров с фокусировкой спереди используют динамическое фокусирующее устройство с длинным фокусным расстоянием для фокусировки лазерного луча до его входа в XY-гальванометры. Это обеспечивает постоянное расстояние от каждой точки плоскости обрабатываемой детали до фокусирующей линзы, а все сфокусированные световые пятна точно попадают на одну и ту же плоскость. Эффект маркировки оптимален: символы чёткие, глубина пропечатки однородная — полностью соответствует строгим требованиям к VIN-кодам. В отличие от этого, в системах гальванометрических сканеров с фокусировкой сзади лазерный луч фокусируется с помощью линзы после того, как он отклонён гальванометрами. Такой метод характеризуется простым программным обеспечением управления, низкой стоимостью и высокой скоростью маркировки, однако из-за фиксированного расстояния между линзой и деталью размер пятна изменяется по всей области сканирования — меньше в центре и больше по краям, что потенциально вызывает дисторсию «подушка» или «бочка». Такие системы подходят для задач, где требования к точности маркировки несколько ниже. В производстве белых кузовов автомобилей основные автопроизводители отдают предпочтение системам гальванометрических сканеров с фокусировкой спереди благодаря их преимуществам в точности.

Лазерная маркировка выделяется при нанесении VIN-номеров на автомобильные детали благодаря множеству преимуществ, обеспечивающих её совместимость с промышленным производством. Во-первых, она обладает высокой универсальностью: способна маркировать как обычную углеродистую сталь, так и высокопрочную сталь горячего формования — в то время как механическая маркировка зачастую сталкивается с недостаточной глубиной гравировки и износом маркировочного игольчатого инструмента при обработке высокопрочных сталей. Во-вторых, она обеспечивает оптимальный баланс между скоростью и качеством: путём оптимизации мощности лазера (обычно 150–200 Вт) и параметров маркировки 19-значный VIN можно нанести за 30–60 секунд. Для повышения эстетического качества применяется многопроходное высокоскоростное сканирование, что дополнительно улучшает чёткость символов и предотвращает образование шлаковых остатков. В-третьих, она характеризуется высокой надёжностью: в лазерной маркировке отсутствуют изнашиваемые механические компоненты, что обеспечивает низкие эксплуатационные затраты и пригодность для длительной непрерывной работы на автомобильных сборочных линиях. Кроме того, бесконтактный характер процесса снижает риск вторичных повреждений и гарантирует целостность конструкции кузова автомобиля.

Кроме того, лазерная маркировка обеспечивает исключительную гибкость. Благодаря программному управлению можно быстро переключаться между различными схемами нанесения VIN для разных моделей автомобилей без замены штампов или приспособлений, что значительно сокращает время переналадки производственной линии и идеально соответствует потребностям современного автомобильного производства в смешанной сборке моделей.

Несмотря на значительные преимущества, лазерная маркировка в автомобильных применениях для белого кузова требует внимания к двум ключевым аспектам. Во-первых, обеспечение безопасности: при маркировке абляция масляных плёнок на листовом металле кузова и испарение металла приводят к образованию дыма и пыли, а интенсивное лазерное излучение может нанести вред зрению операторов. Поэтому необходимо установить полноценные системы вентиляции и отвода воздуха, а также средства защиты от излучения, чтобы обеспечить безопасную производственную среду. Во-вторых, оптимизация параметров: между эффективностью и качеством лазерной маркировки существует определённая обратная зависимость — снижение скорости лазерного луча и увеличение числа проходов повышают эффективность, однако могут привести к образованию шлака по краям символов; многопроходное высокоскоростное сканирование обеспечивает эстетичный результат, но требует больше времени (примерно 4–6 минут). На практике в производственных условиях необходимо находить баланс с учётом такта конвейера.

По мере того как автомобильная промышленность продолжает повышать требования к эффективности производства и точности прослеживаемости, технология лазерной маркировки развивается в направлении более высокой скорости, повышенной точности и умения адаптироваться к задачам «умным» образом. Она не только является ключевой технологией для гравировки VIN-номеров, но и играет важнейшую роль в маркировке и обеспечении прослеживаемости автомобильных компонентов и электронных деталей, способствуя интеллектуальной модернизации производственной отрасли.