[发明专利]一种铝合金表面小尺寸二维码激光标刻方法

说明书

本发明公开了一种铝合金表面小尺寸二维码激光标刻方法，改变传统的在基体表面进行矢量填充的直接标刻的方法，采用点阵化的激光标刻方法，本发明中因为采用点阵化激光标刻方法，继承了其最大限度减小激光热影响区域对小尺寸二维码打印增长的影响的优点，使在小尺寸铝合金零件表面标刻高质量二维码成为了可能，本发明针对铝合金材料，对点阵化激光标刻进行了工艺参数优化，进一步提高了所标刻小尺寸二维码的识读质量，该制作方法形成的小尺寸二维码识读质量得以大大提高，该方法制作过程简单、操作性强，可重复性好，实用性强，对在其他材料表面的小尺寸二维码标刻亦有借鉴作用。

技术领域

本发明属于工业标识领域，具体涉及一种铝合金表面小尺寸二维码激光标刻方法。

背景技术

Data Matrix码(以下简称DM码)与直接零件标识(DPM，Direct Part Marking)技术目前已广泛运用到航空、航天以及轻工机械零部件产品的标识领域，然而，小零件的唯一标识，尤其是小尺寸铝合零件的直接标识仍是阻碍该技术在企业应用的技术瓶颈。因为铝合金，因其低密度、高强度、高塑性以及优良的导电性、导热性等特点，在航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业领域得到广泛应用，已经广泛应用于蒙皮、壳体、机身等结构件的制造，是航空航天领域中的第一大应用材料。且在航空航天、轻工机械产品中铝合金小零件(直径小于2mm的柱面或小于2mm*2mm的平面)在数量上占极大比重，且对其使用寿命、安全可靠性的具有很高要求。如何保障小尺寸铝合金零件在研制、生产过程中的可追踪、追溯性成为了企业实施产品标识的重要组成部分，其对实现铝合金零件全生命周期可靠、不间断追踪具有重大意义。当前企业对发动机零件的标识追踪主要采用传统的机械点撞击或钢针刻蚀二维码的方法，但目前市面上的设备最小只能实现4×4mm²的二维码标识，对更小尺寸的零件往往不进行标识追踪。

目前，激光标识工艺方面NASA可实现最小2×2mm²的DM码，西北工业大学在刀具管理与直接零件标识方面进行了深入研究并实现了最小1.5×1.5mm²的平面DM码的标刻与有效识读，但仍难以满足大量小零件(尤其是小尺寸柱面零件)直接标识的应用需求。因此，随着激光技术的飞速发展，人们提出了以激光标识为主的工业标识方案，并得到了广泛应用。

目前国内外现有实现小尺寸铝合金标识追踪的方法主要包括：零件挂标牌并在标牌上进行二维码标刻的方法；传统矢量填充并采用“模块缩进”的激光标刻法；点阵化激光直接标刻法，目前这些方法应用时存在下列缺陷：

1、零件挂标牌并在标牌上进行二维码标刻的方法，往往需要钢丝绳将标牌与零件绑定，操作麻烦，且造成产品与唯一标识相分离状况，没有真正实现“物码合一”，而对于较小尺寸且不带孔的零件绑定实施困难，其适用性大大下降。

2、传统矢量填充并采用“模块缩进”的激光标刻法，通过“模块缩进”较大降低了激光热影响区域对小尺寸二维码打印增长的影响，在一定程度上避免了使二维码模块边界严重“过烧蚀”现象，但该策略往往在模块尺寸与激光束光斑尺寸在同一数量级时将失效。

3、点阵化激光直接标刻法，该方法最大限度的减小了激光热影响区域对小尺寸二维码打印增长的影响，但该方法对材料基体的表面纹理和粗糙度有较高要求，否则所标刻出来的二维码质量难以保障(粗糙度Ra≧6.3μm时，所标刻的二维码将无法被正确识读)，且相关文献均忽略了该方法在激光加工过程中所引起的微小颗粒喷射对二维码质量的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金表面小尺寸二维码激光标刻方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铝合金表面小尺寸二维码激光标刻方法，包括以下步骤：

步骤1)、检测待标刻铝合金表面粗糙度，如果铝合金表面粗糙度Ra≧6.3，则在铝合金表面通过预扫描的方法制备一层激光作用层作为小尺寸二维码的底层，否则在铝合金表面不制备激光作用层；