[发明专利]带有肉眼可见的预定图形表示的机械零件的表面标记的方法

说明书

本发明涉及一种带有预定图形表示的机械零件的表面标记方法，该方法包括使用激光源来施加单个激光脉冲到用于标记的零件的外表面，其中在所述激光源和所述零件的所述外表面之间插入掩模，所述掩模具有预定图形表示，并且所述激光脉冲具有至少20MW/cm2的功率通量密度以及小于或等于100ns的持续时间。

背景技术

本发明涉及标记机械零件的一般领域。

本发明的应用领域在于标记航空零件，且特别地是用于航空涡轮发动机的零件以使它们能够被标识和验证。

在航空领域中，熟知的是在某些发动机零件上标上序列号(例如，以基于十六进制的编码的形式或以数据矩阵编码的形式)，从而使得这些零件能够被标识(它们被称为是“经标记”)。使用这样的数字，可以确切地知道零件是验证了的且知晓它的来源。

对于航空涡轮发动机的涡轮机和压缩机的叶片特别需要标记。叶片是关键的替换零件，因为知晓它们的确切来源很重要，以便考虑替换这些零件对于正被讨论的涡轮机或压缩机的使用寿命的影响。

零件，尤其是用于航空涡轮发动机的涡轮机或压缩机叶片可以各种方式被标记。因此，已知可通过激光多次经过去除材料在标记零件中产生印记来完成标记。在锤或气动活塞的帮助下通过给予连续的冲击，使得在零件上标记序列号来执行机械标记同样是已知的。借助于手动或自动铣床执行标记也是已知的。

用于在零件上放置所需序列号的依赖于材料去除或使零件变形来进行标记的原理的标记技术对被标记零件的材料的坚固性存在显著缺陷。具体来说，对作为金属合金的单晶制成的零件来说，变形或去除材料可导致局部的再结晶或在其微观结构的不可逆的缺陷。

此外，对于涡轮机或压缩机叶片，使用这些常规技术的标记一般是在叶片的根部执行的。对叶片暴露于气体的部分(例如它的机翼)进行标记是不能设想的：气体扫过这样的区域的表面存在着因侵蚀/氧化而擦除序列号或事实上通过撕开材料而擦除序列号的风险。此外，振动疲劳可能引发在标记部位出现裂痕。

不幸的是，在叶片根部对叶片进行标记会导致一旦刀片被组装，则叶片的根部成为被隐藏的区域的问题，使得在一旦叶片被安装在发动机中，标识叶片就变得不可能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供了一种能够使得标记能够被简单且快速地标记同时不存在上述缺陷的方法。

根据本发明，该目的可通过用预定图形表示来对机械零件表面进行标记的方法来实现，该方法包括使用激光源以施加单个激光脉冲到用于标记的零件的外表面，在所述激光源和所述零件的所述外表面之间插入掩模，所述掩模具有预定图形表示，并且所述激光脉冲具有至少20兆瓦每平方厘米(MW/cm²)的功率通量密度以及小于或等于100纳秒(ns)的持续时间。

本申请人已经发现在上述规定的条件下施加激光脉冲通过掩模使得能够在几乎不烧蚀材料和使其保有在高温条件下抵抗氧化的优异性能的同时在机械零件上且特别地是在燃气涡轮发动机的零件上完成标记(可能是肉眼可见的，取决于所述激光脉冲的冲击直径)。具体来说，已经发现由单个激光脉冲留在用于标记的所述零件的所述表面上的印记在深度上是非常浅的(小于1微米)。还已经观察到的是，即使当它在高氧化环境中经受高温(约1100℃)，通过激光脉冲所形成的印记是持久的。

因此，在标记压缩机或涡轮机叶片的应用中，本发明的方法可以应用于暴露于气体的叶片的(即机翼)的零件，从而避免了标记叶片隐藏部位的所有缺陷。具体来说，即使当叶片安装在发动机中时，也可能借助于叶片的标记来标识叶片。

此外，已经发现的是，本发明的方法是同样有效的(在几乎不烧蚀材料和长的使用寿命方面)，不管用于标记的零件是由金属(具体来说是镍、铝、钛、铁等)、复合材料(具体来说是碳纤维与环氧树脂基体)、或陶瓷(具体来说是氧化锆)制成。