Обзор всех 10-ти известных способов маркировки изделий из металла: плюсы и минусы

Маркировка металлических изделий становится необходимостью и несет в себе важную информацию:

Качественную маркировку нельзя стереть, подделать, если кто-то и пытается сделать, то это крайне трудно, заметно и очень дорого.

Существует 10 популярных способов нанесения буквенно-цифровой, художественной информации на металл:

Механический способ нанесения рисунка, цифр, букв выполняется путем точечного удара по металлу по заданной траектории. С одной стороны, получается углубление, а с другой ー выпуклость. Метод имеет и другое название ー иглоударная маркировка.

Плюсы:

● Относительно недорогая стоимость оборудования;

● Возможна работа по горячей поверхности, в цехах горячего проката, на машинах непрерывного литья заготовок. Когда температура этих полуфабрикатов достигает более 100 градусов;

● Можно быстро получить глубину маркировки до 1-2 мм;

● Есть компактные ручные мини-версии: виброкарандаш, игольчатый пистолет можно использовать под индивидуальную гравировку на тонком металле;

● Удобно маркировать серийные номера, штрих- и QR коды, дата матрикс, которые генерирует программа в автоматическом режиме.

Минусы:

● Подходит для мелко- и среднесерийного производства. Для кого-то это плюс, но если речь идет о серийной маркировке от 500 изделий за смену – иглоударник труднее автоматизировать;

● Необходимы разные иглы под разные материалы (различная сила удара, толщина маркерной иглы влияет на рисунок), частая замена пружин, опускающих и возвращающих иглы, смазывающих жидкостей. Одной иглы хватает на 1-6 месяцев, в зависимости от интенсивности работы, цена в среднем около от 6000 до 38 000 рублей.

Другой вид механической маркировки. Технология заключается в срезании верхнего слоя металла вращающейся фрезой. За счет изменения глубины воздействия получаются выпуклые изображения.

Плюсы:

● Объемные рисунки, логотипы.

Минусы:

● Необходимость надежной фиксации детали в процессе работы;

● Используются чаще твердосплавные фрезы, которые являются дорогим расходным материалом (500-1000 руб);

● Для изделий с достаточной толщиной металла;

● Есть отходы производства - стружки.

Электрический ток, проходит через электролит (солевой раствор, побуждающий заряженные электроны двигаться быстрее) и травлением оставляет след на металле. Изображение соответствует трафарету, который плотно прилегает к металлической поверхности.

На нержавейке можно наносить белую маркировку (при постоянном токе) и черную (при переменном).

Плюсы:

● Самый простой способ;

● Подходит для всех металлов.

Минусы:

● Нечеткие размытые границы, что неприемлемо для мелких изображений, но допустимо для крупных;

● Затраты на изготовление трафаретов. Цена на трафареты от 500 до 10 000 рублей в зависимости от сложности;

● за 1 штуку. Один трафарет используется порядка 200 раз, потом надо заказывать новый.

Под воздействием высокого тока плавится верхний слой и остается характерный темный след на металле. Для работы на станке деталь фиксируют, покрывают ее специальной тонкой пленкой с аппликацией, на расстоянии искрообразования печатающая головка вибрирует под напряжением тока и наносит маркировку, выплавляя искрой 0,1-10 мкм металлической поверхности.

Плюсы:

● Простота использования (похоже на работу с выжигателем по дереву);

● Работа с тонкими поверхностями без их деформирования;

● Без дополнительных расходных материалов.

Минусы:

● Невысокая производительность (скорость пермещения маркера до 10 мм/сек);

● Невозможность нанесения цветных обозначений;

● Ограничения по работе в помещении с повышенной влажностью (более 75%);

● Значительный износ электрода (0,05 - 0,22 мм на одну позицию, при длине вольфрамового электрода в 175 мм, цена - 300-800 руб).

Принцип работы каплеструйного маркиратора схож со струйным принтером, только изображение проявляется не на бумаге, а на металле. Краска передается на поверхность как плоскую, так и цилиндрической формы. Разнообразие пигментов может раскрасить разными цветами логотип, штрих-код. Для маркиратора используются чернила и растворитель.

Плюсы:

● Цветная печать;

● Быстрое нанесение (до 10 м/с);

● Для разных форм и поверхностей.

Минусы:

● Чувствительность к пыли, не рекомендуются для помещений, где есть взвешенные частицы (мука и т.п.);

● Низкая стойкость маркировки к внешним факторам (трение, жидкости и пр.);

● Большие затраты на расходные материалы: чернила, растворитель, прочее. Многие узлы (фильтры, помпы) надо менять не реже чем 1 раз в год.

Краска наносится на металлическую поверхность посредством нагрева термотрансферной ленты, риббона (красящей ленты). То есть нагретая печатающая головка маркера воздействует на красящий пигмент, он плавится и оставляет отпечаток.

Технология не пользуется популярностью из-за:

● большой расход термотрансферной ленты (на 1 000 маркировок 10*15 см - 3 рулона);

● недостаточно стойкая маркировка, боится высоких температур, их перепадов, механического воздействия.

В основном данный вид маркировки используется на плоских поверхностях, так как изображение переносится через трафарет (мелкозернистая сетка) натянутый на раму. Краска продавливается через эту печатную форму. Перенос рисунка производится на уже окрашенное изделие или необходимо предварительно покрыть его адгезивным составом, обеспечивающим хорошее сцепление частиц жидкой краски и твердого металла.

Плюсы:

● Устойчивость маркировки к атмосферным изменениям;

● Насыщенные, яркие изображения.

Минусы:

● Только для плоских поверхностей (ровные, выпуклые);

● Оттиск все же поверхностный, при механическом воздействии или контакте с растворителем рисунок ухудшится;

● Низкая скорость печати, большую долю времени забирает сушка готовых изделий;

● Высокие затраты на расходники: краску, рамы (3 000-5 000 руб/шт), подготовку трафаретов.

Для алюминиевых шильдиков применяется техника металлофото - проявление фоточувствительной соли на поверхности. Рисунок будто внедряется в металл.

Сами шаги очень знакомы любителям фотопечати: пленка с изображением фиксируется на алюминиевую поверхность, далее идет экспозиция, проявление и закрепление, нанесение цветов и погружение объекта в специальный уплотняющий раствор.

Плюсы:

● Высокая стойкость цвета к выгоранию от солнца, воздействию растворителей. Нестираемость;

● Яркий результат: разноцветные логотипы, надписи, .

Минусы:

● Печать только на алюминиевых спецпластинах для металлофото;

● Нет белого цвета и полноцвета, только полутона;

● Трудоемкость процесса, что влияет на скорость производства;

● Высокая себестоимость, что особенно чувствительно для малотиражного производства (дорогие пластины из анодированного алюминия).

На обезжиренный металл наносится праймер, краска для УФ-плоттера и рисунок “закрепляется” под действием ультрафиолета, т.к. используемые чернила фотополимеризуются, затвердевают на поверхности. Оборудование для маркировки - струйный UV-принтер

Плюсы:

● Способ подходит для любого типа металла, сплавов;

● Быстрый цикл маркировки: прямая печать с компьютера на металл, несколько минут от запуска операции до готовой продукции;

● Высокое качество печати с разрешением до 1400 DPI.

● Устойчивость к влаге, выгоранию.

Минусы:

● Расходный материал. Чернила (6500-9000 руб за 1 литр краски одного цвета, расход 10-20 мл*м2), все узлы, контактирующие с краской: помпа, вайперы, картриджи, уплотнители;

● Ультрафиолетовая печать несет больше декоративную функцию, для промышленного назначения ее минус в том, что рисунок можно “сошкрябать”.

Технологичный и популярный метод для металлических изделий за последние 5 лет. Под воздействием лазерного луча всего 15-20 микрон наносится высокоточная маркировка на любой материал.

Плюсы:

● Качественная маркировка: высокое разрешение (до 1 200 DPI) и точное позиционирование (5-7 мкр);

● Применяется для всех видов металла: латунь, медь, алюминий, нержавеющая сталь, титан, легированная углеродистая сталь и т.д.;

● Универсальный метод: можно наносить и изображение, и текст. Для смены задания не нужна сложная переналадка на несколько часов. Потребуется до 8-10 минут;

● Высокая скорость печати при этом не создается нагрузки на узлы станка;

● Отсутствие расходных материалов, а значит и затрат на них;

● Незаменим для маркировки в труднодоступных местах;

● Энергоэффективное потребление электричества (700-900 Вт);

● Одинаково хорошо маркируются изделия разной формы, размеров, структуры.

Минусы:

● Изначально цена за профессиональный лазерный маркиратор высока, но, как правило, уже через 1 год с небольшим оборудование хорошо окупается, что нельзя сказать с уверенностью относительно других установок, которые требуют больших затрат на расходники, периодическую замену узлов, плановое и внеплановое техобслуживание и гарантийный ремонт

На данный момент, 2021-2022 гг, лазерная маркировка металлических изделий считается самой эффективной как по качеству (точность в 5-7 микрон), так и по экономической составляющей. Купив лазерный маркиратор, можно забыть о постоянных дополнительных тратах на расходные материалы (которые, например, у каплеструйного в год достигают 30% и больше от стоимости оборудования), он не влияет на устоявшуюся скорость конвейерной ленты, а срок эксплуатации в 10 лет - один из самых долгих из маркираторов. Прибор может быть установлен на круглосуточном производстве и выдерживать нагрузки 24/7. Технически использовать его не сложнее других установок, даже легче, так как в основном все делает программа. Задача оператора - подготовить файл-макет и выставить параметры в ПО. Надежность аппарата (ручного, стационарного) как и нанесенной маркировки в разы выше, что напрямую влияет на итоговую стоимость владения в перспективе 3-6 лет и выше.

Кроме лазера можно присмотреться к иглоударной установке. Особенно, если у вас не масштабное производство. Стоимость владения выше чем у лазера (80 000-130 000 руб/год). Есть небольшие расходники, иглы, но им можно делать более глубокую маркировку, быстрее чем на лазере (5 символов/с). Также ударно-точечник берет любой металл, не зависит от его твердости и формы. Он требует меньше ручного труда и косвенных трудозатрат, которые встречаются при работе с другим оборудованием: выбор краски, растворителя, прочистки после печати, отслеживание постоянного наличия риббонов, красящей ленты и термоэтикеток, их замена.

Выбор маркирующего оборудования по металлу широк. Мы постарались честно осветить самые популярные и передовые способы и технологии на ближайшие 5 лет. Искренне надеюсь информация была вам полезна

Статью подготовил: Старший инженер GrosseMARK, Александр Пинчуков