Page 77 - 《橡塑技术与装备》2023年11期
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新技术与新产品 华建民 等·激光标刻技术在轮胎生产中的应用
激光标刻技术在轮胎生产中的应用
华建民，潘济堂
( 南京集萃激光智能制造有限公司，江苏 南京 210000)
摘要 ： 介绍了轮胎传统胎侧标记的情况，对激光轮胎标刻的原理和现状进行了描述，分析了使用不同类型激光器进行轮胎标
刻的优劣，并从工艺、时效以及标刻结果进行了对比论证，介绍了激光标刻技术在轮胎胎面花纹快速雕刻上的应用，随着新技术
的出现和激光标刻系统设计的进步，该技术将在轮胎行业的应用越来越广泛。
关键词 ： 激光标刻 ；轮胎标记 ； CO 2 激光 ；光纤激光
中图分类号 ： TQ330.493 文章编号 ： 1009-797X(2023)11-0029-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.11.006
轮胎标识是按国家标准规定，在轮胎的两侧要标 1 轮胎标刻激光器的选择
出生产编号、制造厂商标、尺寸规格、层级、最大负 激光与物质作用的有效性主要按其波长区分，适
荷和相应气压、胎体帘布汉语拼音代号、安装要求和 合用作轮胎激光标刻的激光器主要是两种光源，一种
行驶方向记号等，以往这些数据通过硫化机模压到胎 是发射 1 064 nm 波长激光的短脉冲光纤激光器，一种
壁上的，这极大增加了轮胎模具及硫化生产费用，需 是发射 10.6 um 波长激光的 CO 2 激光器，他们的波长
要花费大量的时间来更换模具生产日期信息块。胎侧 相差一个数量级。需要确定两种激光作用在轮胎表面
标记及其它图形的制作费用高昂，时间周期长，尤其 的聚焦光斑大小，激光聚焦光斑直径 d 可表达为 [1] ：
2. .
对生产一些量小的轮胎产品及车胎的个性化设计实现。 4 . M λ f
d= (1)
.
这些劣势都可以通过激光标刻技术这一手段避免，轮 π D
2
胎激光标刻是一种的生产定制和个性化产品快速实现 式中，M 为光束质量系数，λ 为激光波长，f 为
聚集镜对此波长的激光焦距，D 为激光入射聚焦镜前
的方法，在轮胎领域越来越受欢迎。随着激光加工技
直径。由式 1 可得出一个结论，激光波长越短，相同
术应用的深入 , 关于激光加工产业化应用的研究日益
增多。 其中 , 轮胎激光标刻是利用激光束烧蚀去除表 配置下的焦斑直径越小，可标刻出更精细的图案。一
层材料，具有适应范围广、操作简单、速度快、质量好 , 般对于非金属尤其橡胶类产品的标刻 10.6 um 波长的
CO 2 激光器是最佳选择。但考虑到 1 064 nm 的激光焦
热影响区小 , 加工柔性大等优点 , 是传统工艺无法比
拟的，能够标刻任意形状的图形 , 标刻精细 , 图形清晰， 斑直径更小，所以本文也研究了短脉冲光纤激光器的
对周边无影响。 标刻工艺。
针对不同波长的激光材料的吸收率也是一个关键
高品质的标刻需要建立在合理的工艺参数的选择
上 , 但是目前关于激光标刻工艺参数对橡胶轮胎标刻 的考虑因素。轮胎橡胶配方大致由以下材料组成 [2] ，
质量与效果影响的研究还较少。基于提高橡胶轮胎标 橡胶，氧化锌，硬脂酸，防老剂，石蜡，炭黑，橡胶油，
促进剂，硫磺。其中橡胶和炭黑占比最大，其中橡胶
刻质量和改善其标刻效果的目的 , 文中以黑色橡胶轮
对 1 064 nm 激光吸收率很低，对纯橡胶采用短波长激
胎作为研究对象 , 分别采用 CO 2 激光和短脉冲光纤激
光进行表面标刻 , 研究两种激光的标刻工艺参数对其
表面形貌的影响规律与机制 , 优化工艺参数 , 获得高品
作者简介 ：华建民（1968-），男，本科，长期从事激光技
质的标刻质量和标刻效果。最后描述了激光标刻在轮 术产业化应用推广工作。
胎胎面花纹快速成形方面的应用。 收稿日期 ：2023-03-10
2023 第 49 卷 ·29·
年
