ES2904878T3

ES2904878T3 - Procedimiento de marcado de piezas de trabajo

Info

Publication number: ES2904878T3
Application number: ES18205412T
Authority: ES
Inventors: Thomas Härtling; Björn Erik Mai; Christoph Zeh
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: EP3650238B1; EP3650238A1

Abstract

Procedimiento para marcar piezas (1) de trabajo con las etapas: A) suministro de al menos una pieza (1) de trabajo, B) aplicación local de una tinta (20) para una marca (2) sobre la pieza (1) de trabajo, C) fijación de la tinta (20) a la marca (2), caracterizado porque la pieza (1) de trabajo se calienta localmente en un área (3) con la marca (2) durante la fijación y se aplica una temperatura de al menos 400 °C a la tinta (20) durante la fijación, y la fijación en la etapa C) - tiene lugar por un destello de radiación y la radiación del destello de radiación es incoherente y se absorbe en la tinta (20) y/o en una superficie (10) de la pieza de trabajo y, por lo tanto, se aplica la temperatura para la fijación, o - tiene lugar sin contacto y por medio de inducción, o - tiene lugar por medio de una resistencia eléctrica, estando fijados los electrodos a la pieza (1) de trabajo.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de marcado de piezas de trabajo

Se especifica un procedimiento para marcar piezas de trabajo.

Se conoce un procedimiento de la publicación EP 3 109 058 A2, en el que se aplica una marca a una pieza de trabajo por medio de un láser y por medio de un material luminiscente.

En la publicación DE 102015 107 744 B3, se halla un procedimiento de marcado para piezas de trabajo que se forman en caliente.

Las publicaciones DE 102016015772 A1 y WO 2018/065228 A1 se refieren cada una a un procedimiento en el que se aplica una tinta que contiene pigmentos cerámicos para la marca en una pieza de trabajo antes del laminado. La marca se presiona en la pieza de trabajo durante el laminado o se funde, creando una conexión íntima entre la pieza de trabajo y la marca.

En la publicación DE 2617671 A1, se especifica un procedimiento en el que se soplan partículas de cerámica sobre una pieza de trabajo caliente, por ejemplo, de acero, y se conectan firmemente a la pieza de trabajo cuando entra en contacto con ella, de modo que se crea una marca permanente.

Un problema por resolver consiste en especificar un procedimiento con el que una pieza de trabajo pueda conectarse de manera eficiente y permanente a una marca estable a la temperatura.

Este objeto se logra mediante un procedimiento que presenta las características de la reivindicación 1. Los desarrollos preferidos son el objeto de las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la invención, se aplica una marca a una pieza de trabajo usando el procedimiento. Con el marcado, es preferiblemente posible identificar en forma unívoca la pieza de trabajo. La marca es, por ejemplo, una letra, un número, una identificación, un código de barras o un código de matriz, por ejemplo, un código de matriz de datos, DMC para abreviar, o un código QR. El marcado es preferiblemente legible por máquina.

De acuerdo con la invención, el procedimiento incluye el paso de proporcionar al menos una pieza de trabajo. En el caso de la pieza de trabajo, se puede tratar de una pieza en bruto. La pieza en bruto es, por ejemplo, una lámina de metal y/o una pieza de metal que se va a procesar posteriormente, como una pieza fundida.

De acuerdo con la invención, el procedimiento comprende el paso de aplicar al menos una tinta para un marcado en la pieza de trabajo. Es posible que se deban producir marcas multicolores y que, en consecuencia, se puedan usar varias tintas diferentes. De preferencia, se utiliza exactamente una única tinta.

De acuerdo con la invención, la tinta solo se aplica localmente. En particular, la tinta solo se aplica a la pieza de trabajo donde realmente se necesita la tinta para el marcado. Por lo tanto, se puede omitir la eliminación posterior de material de la tinta que está coloreada en relación con la pieza de trabajo.

De acuerdo con la invención, el procedimiento incluye el paso de fijar la tinta a la marca. Cuando se fija, la tinta preferiblemente se lleva a una temperatura de al menos 400 °C o al menos 500 °C o al menos 600 °C durante un corto tiempo. Además, esta temperatura puede ser como máximo de 1200 °C o como máximo de 1000 °C o como máximo de 950 °C. Por efecto de la temperatura, los componentes de la tinta que forman el marcado quedan firmemente adheridos a la pieza de trabajo.

Es posible que no todos los componentes de la tinta aplicada originalmente estén presentes durante la fijación. La tinta ya se puede secar previamente cuando se fija, por ejemplo, evaporando un solvente. En el caso de un secado previo opcional de este tipo, de manera especialmente preferida, no hay tratamiento térmico o ningún tratamiento térmico pronunciado. Esto significa que el secado previo puede tener lugar a temperaturas por debajo de 150 °C o por debajo de 100 °C, preferiblemente a temperatura ambiente, es decir, alrededor de 25 °C.

De acuerdo con la invención, la pieza de trabajo solo se calienta localmente en un área con la marca durante la fijación. Las demás áreas de la pieza de trabajo no se ven afectadas o no se ven significativamente afectadas por el efecto de la temperatura durante la fijación. No significativamente significa en particular que la pieza de trabajo no cambia en términos de sus propiedades mecánicas, ópticas o funcionales de una manera relevante para el proceso. Si el calentamiento en general solo se realiza localmente, por ejemplo, para la conformación en caliente, entonces el área de la marca también se calienta preferiblemente. Esto significa que puede haber varias entradas de temperatura locales lateral y/o temporalmente.

De acuerdo con la invención, el procedimiento se utiliza para el marcado de piezas preferentemente metálicas, que posteriormente pueden ser conformadas en caliente, y comprende las siguientes etapas:

A) suministro de al menos una pieza de trabajo,

B) aplicación local de una tinta para una marca (2) a la pieza de trabajo,

C) fijación de la tinta sobre la marca, calentándose la pieza localmente, en particular solo localmente, en un área con la marca y aplicándose a la tinta una temperatura de al menos 400 °C durante la fijación.

Con el procedimiento aquí descrito, es posible realizar un etiquetado y/o impresión preferentemente permanente de productos y objetos, entre otras cosas, para su identificación.

Al aplicar tintas pigmentadas, un proceso de fijación puede darse en dos etapas: En primer lugar, se produce el secado, es decir, la eliminación de agua y/o disolventes orgánicos. Esta etapa generalmente se realiza a temperatura ambiente. A esto le sigue una cocción y/o sinterización para compresión, solidificación y/o mejora del contraste y/o fijación a largo plazo de la marca a altas temperaturas de, por ejemplo, al menos 250 °C o 400 °C. Debido a este efecto de la temperatura, un material de sustrato de la pieza de trabajo y los pigmentos de la tinta se unen firmemente. Además, tiene lugar preferentemente la sinterización de los pigmentos cerámicos en particular y/o del promotor de adherencia, que preferiblemente también se basa en un vidrio, una cerámica o una vitrocerámica. Especialmente en el procesamiento de metales, todo el componente se ha calentado hasta ahora, lo que conduce a costos de energía relativamente altos y ejerce una presión sobre el componente. Para ello, la fijación se suele realizar en un entorno de horno que, o bien se utiliza únicamente para este fin, o bien sirve principalmente para otro fin y también puede fijar el marcado en paralelo.

Si se utiliza un horno para un propósito principal diferente al de fijar la marca, se debe confiar en la posición de la impresora sobre o cerca del horno al imprimir la marca, o la marca debe estar firmemente conectada al componente en estado no cocido de modo que la marca no se pierda o dañe al manipular la pieza de trabajo y otros pasos de trabajo. Esto reduce la flexibilidad de los posibles usos y/o impide que las áreas relevantes de la cadena de proceso puedan registrarse mediante el marcado.

En el procedimiento aquí descrito, por el contrario, solo se produce un calentamiento local del área impresa, por ejemplo, para el marcado para la sinterización de pigmentos y/o el promotor de adherencia.

De acuerdo con una primera realización de la invención, este calentamiento local se realiza por medio de una resistencia eléctrica, estando fijados electrodos a la pieza de trabajo.

La información de la marca, que es transportada por el promotor de adhesión inorgánico y los pigmentos en forma de una marca preestructurada y que se aplica preferentemente mediante impresión por chorro de tinta, se une firmemente a la pieza de trabajo o componente mediante calentamiento local en el procedimiento descrito en el presente documento.

Con el procedimiento aquí descrito, es posible en particular fijar la marca directamente y así aplicarla a lo largo de toda la cadena de proceso por la que debe pasar la pieza de trabajo. El ahorro de energía y el ahorro de costos son posibles en comparación con el funcionamiento de un horno separado. Además, la pieza de trabajo está protegida. Se puede utilizar una tinta más sencilla que, por lo tanto, es más fácil de procesar y más rentable, ya que se puede prescindir de aglutinantes orgánicos, especialmente en el marcado final. Además, se puede lograr una mejor integración del marcado en los procesos de trabajo del metal.

El procedimiento descrito y el marcado realizado con él pueden utilizarse, por ejemplo, en los campos del marcado directo de piezas de componentes metálicos, conformado de chapas, soldadura en caliente y/o fundición de metales. De acuerdo con al menos una realización, la tinta comprende, además, un aglutinante inorgánico, que preferentemente también está contenido en la marca acabada. En la tinta, el aglutinante inorgánico está preferentemente en forma de partículas. Un diámetro medio de partícula de las partículas del aglutinante en la tinta es preferentemente de al menos 10 nm o al menos 0,1 pm o al menos 0,2 pm y/o como máximo 0,1 mm o como máximo 50 pm o como máximo 10 pm.

De acuerdo con al menos una forma de realización, la tinta contiene pigmentos cerámicos. Los pigmentos cerámicos proporcionan preferiblemente una coloración y/o un contraste entre la marca y la pieza de trabajo. La expresión “pigmentos cerámicos” también incluye vitrocerámicas que presentan subregiones amorfas y cristalinas. Es posible que una vitrocerámica de este tipo esté formada únicamente por la fijación, estando compuesta entonces preferentemente una vitrocerámica de este tipo por el aglutinante y los pigmentos cerámicos.

Por ejemplo, los pigmentos cerámicos y/o el marcado terminado están hechos de uno o más de los siguientes materiales: óxidos tales como BeO, MgO, A^O³, SiO², CaO, TO ², Cr²O³, MnO, Fe²O³, ZnO, SrO, Y²O³, BaO, CeO², UO²; carburos tales como Be²C, Be⁴C, AI⁴C³, SiC, TiC, C ³C², Mn³C, Fe³C, SrC², YC², ZrC, NbC, Mo²C, BaC², CeC², HfC, TaC, WC, UC; nitruros tales como Be³N², BN, Mg³N², AIN, Si³N⁴, Ca³N², UN, VN, CrN, Mn³N², S ^ , ZrN, NbN, Mo³N², HfN, TaN, WN², UN; boruros tales como AIB⁴, CaB6, TiB², VB², CrB², MnB, FeB, CoB, NiB, SrB6, YB6, ZrB², NbB², MoB², BaB6, LaB6, CoB6, HfB², TaB², WB; siliciuros tales como CaSi, Ti^sSi³, V^sS^h, CrSi², FeSi, CoSi, ZrSi², NbSi², MoSi², TaSi², WSi². También se pueden usar los vidrios oxídicos, tales como los vidrios de silicato o borato, y los materiales multifásicos, tales como el Al⁶Si²O-ⁱ³, o los cristales mixtos, como los del sistema Al²O³-C^O³, MgSiO⁴, CaSiO⁴, ZrSiO⁴, MgAl²O⁴, CaZrO³, SiAION, AION y/o B⁴C-TÍB². También es posible utilizar pigmentos cerámicos con una composición no estequiométrica. Por ejemplo, uno o más de los siguientes materiales se utilizan para los pigmentos cerámicos, solos o en combinación:

- pigmentos de color lila tales como BaCuSi²O⁶, ortofosfatos de cobalto como NH⁴MnP²O⁷,

- pigmentos de color azul tales como el silicato de sodio que contiene azufre Na^8-10AI⁶Si⁶O²⁴S^2-4, (Na,Ca)⁸(AISiO⁴)⁶(S,SO⁴,CI)¹.², estannato de cobalto (ll), CaCuSi⁴O¹⁰, BaCuSi⁴O¹⁰, Cu³(CO³)²(OH)², Fe⁷(CN)¹⁸, Yln^1-xMn^xO³,

- pigmentos de color verde tales como CdS en combinación con Cr²O³, (Cr²O³H²O), CoZnO², Cu²CO³(OH)², CuHAsO³o K[(AI, Felll), (Fell, Mg)] (AISi³, Si⁴)O¹⁰(OH)²,

- pigmentos de color amarillo tales como AS²S³, BiVO⁴, PbCrO⁴, K³Co(NO²)⁶, Fe²O³H²O, PbSnO⁴, Pb(Sn,Si)O³, SnS², sulfoseleniuro de cadmio, PbCrO⁴+ PbO,

- pigmentos de color rojo tales como As⁴S⁴, Cd²SSe, Pb³O⁴, HgS,

- pigmentos de color negro tales como Fe³O⁴, MnO², Ti²O³.

De acuerdo con al menos una realización, un diámetro medio de partícula de los pigmentos cerámicos en la tinta y/o en el marcado acabado es de al menos 10 nm o al menos 50 nm o al menos 0,1 pm y/o como máximo 30 pm o como máximo 5 pm o como máximo 500 nm o como máximo 200 nm. La expresión “diámetro medio” se refiere preferentemente a un valor D⁵⁰, es decir, a un valor medio. Es posible que en la tinta el diámetro medio de los pigmentos cerámicos sea mayor o menor que el diámetro medio de las partículas de aglutinante, por ejemplo, por al menos un factor de 2.

De acuerdo con al menos una realización, el marcado presenta una diferencia de reflectancia y/o una diferencia de grado de remisión y/o una diferencia de albedo de al menos 15 puntos porcentuales o 25 puntos porcentuales o 40 puntos porcentuales con respecto a la pieza de trabajo en al menos una parte del rango espectral del ultravioleta cercano, visible y/o infrarrojo cercano. Esta diferencia se logra, por ejemplo, debido a un color de los pigmentos cerámicos y/o debido a una diferencia de índice de refracción y/o una diferencia de absorción específica del material y/o una diferencia de emisividad de los pigmentos cerámicos en particular a un entorno de la pigmentos.

En otras palabras, la marca se distingue claramente de una superficie de la pieza de trabajo debido a sus propiedades ópticas, por ejemplo, por una cámara o por el ojo humano. En otras palabras, la marca presenta un alto contraste con la superficie de la pieza de trabajo, al menos en condiciones de iluminación adecuadas que se pueden usar para leer la marca. El rango espectral del ultravioleta cercano se refiere en particular al rango de 300 nm a 420 nm, el rango espectral visible se refiere en particular a las longitudes de onda de 420 nm a 760 nm y el rango espectral del infrarrojo cercano, a las longitudes de onda de 760 nm a 1500 nm.

Para leer el marcado, se pueden utilizar filtros ópticos que bloquean, por ejemplo, una longitud de onda de excitación de un material luminiscente, de manera que solo se detecta entonces la radiación generada por el material luminiscente debido a la excitación. En particular, el marcado cumple con la norma ISO/IEC 15415 actual con respecto al contraste y/o una diferencia de brillo, que se requiere para los componentes marcados directamente. De acuerdo con al menos una realización, los pigmentos cerámicos son A^O³, TO ²y/o ZrO². El aglutinante preferiblemente comprende SiO²como componente principal.

De acuerdo con al menos una realización, en la etapa C), se aplica la temperatura de al menos 400 °C durante como máximo 1 min o como máximo 0,5 min o como máximo 10 s o como máximo 1 s. Esto significa en particular que una fuente de energía para alcanzar la temperatura relevante en la etapa C) está activa en la tinta y/o en la marca como máximo durante el período de tiempo indicado.

De acuerdo con al menos una realización, la pieza de trabajo es una chapa de metal, tal como una chapa de hierro o una chapa de acero. Un espesor de la chapa de metal es, por ejemplo, al menos 0,1 mm o 0,3 mm o 0,5 mm y/o como máximo 8 mm o 5 mm o 3 mm. La chapa de metal puede presentar un espesor constante o también puede variar en espesor.

De acuerdo con al menos una realización, después de la etapa C), en una etapa D), la pieza de trabajo se somete a una conformación en caliente, por ejemplo, prensado o embutición profunda, por ejemplo, de chapas planas estampadas a una temperatura de deformación. En particular, en el caso de chapas de acero o de hierro, la temperatura de deformación es preferentemente de al menos 700 °C o de al menos 800 °C o de al menos 880 °C. Alternativa o adicionalmente, la temperatura de deformación es como máximo de 1100 °Co como máximo de 1000 °C o como máximo de 950 °C. En particular, la temperatura de deformación es de alrededor de 920 °C. El marcado se fija preferentemente a una temperatura por debajo de la temperatura de deformación, por ejemplo, al menos 200 °C por debajo de la temperatura de deformación.

De acuerdo con al menos una realización, la pieza de trabajo presenta una capa antiincrustante. La capa antiincrustante está diseñada para prevenir o ralentizar en gran medida una oxidación de la chapa de metal, particularmente en la región de la temperatura de deformación en una atmósfera que contiene oxígeno.

De acuerdo con al menos una realización, la capa antiincrustante comprende o está constituida por aluminio, silicio, zinc y/o al menos un óxido metálico. Por ejemplo, en el caso de la capa antiincrustante, se trata de una capa producida por galvanizado en caliente o una capa hecha de una aleación de aluminio y silicio. También se pueden utilizar capas protectoras de o con óxidos metálicos como el óxido de aluminio. La capa antiincrustante también puede ser una capa protectora con partículas a escala nanométrica, por ejemplo, un revestimiento x-tec del fabricante NANO-X GmbH. El grosor de la capa antiincrustante es, por ejemplo, al menos 100 nm o 250 nm o 1 pm y/o como máximo 30 pm o 10 pm o 2 pm. Una composición preferida de la capa antiincrustante es: 87% de Al, 10% de Si y 3% de Fe. El grosor preferido de la capa antiincrustante está entre 1 pm y 40 pm.

De acuerdo con al menos una realización, el marcado se realiza directamente sobre la capa antiincrustante. Es decir, la tinta se puede imprimir sobre la capa antiincrustante. Alternativamente, la tinta se aplica directamente a la chapa de metal.

De acuerdo con al menos una realización, la marca todavía es legible, en particular legible por máquina, incluso después de la etapa D). Esto significa que el marcado no se destruye con el conformado en caliente. Sin embargo, es posible, aunque no preferible, que la parte con la marca cambie de forma al trabajar en caliente.

De acuerdo con una segunda realización de la invención, la fijación en la etapa C) se realiza mediante un destello de radiación. En este caso, la radiación del destello de radiación se absorbe en la tinta y/o en la superficie de una pieza de trabajo. Esto aplica la temperatura para la fijación. El destello de radiación puede ser breve durando, por ejemplo, como máximo 1 s o 0,1 s o 0,01 s. El destello de radiación es preferiblemente radiación incoherente, pero alternativamente también se puede usar radiación coherente, es decir, radiación láser.

De acuerdo con al menos una realización, la radiación del destello de radiación es predominantemente radiación ultravioleta. En este caso, una longitud de onda de máxima intensidad del destello de radiación está preferentemente entre 250 nm y 370 nm inclusive. Alternativamente se puede utilizar radiación infrarroja, en particular con una longitud de onda de máxima intensidad entre 1 pm y 2 pm inclusive. Es posible que la tinta tenga un componente agregado que absorba específicamente la radiación. Este componente también puede estar realizado por los pigmentos cerámicos y/o por el aglutinante inorgánico.

De acuerdo con una tercera realización de la invención, la fijación en la etapa C) se realiza por inducción. Por lo tanto, el calentamiento se realiza en forma inductiva, en particular a través de campos magnéticos alternos que pueden generar corrientes de Foucault localmente en el área del marcado. El calentamiento se realiza sin contacto. De acuerdo con al menos una realización, la tinta de la etapa B) comprende al menos un aglutinante orgánico. Con este aglutinante se puede lograr que la tinta ya esté adherida a la pieza de trabajo a prueba de limpieza antes de la etapa C). El aglutinante orgánico es, por ejemplo, un material a base de acrilato. El aglutinante actúa así como una especie de adhesivo para los pigmentos cerámicos y las partículas del aglutinante inorgánico hasta que se fijan a altas temperaturas. Después de la fijación, el aglutinante orgánico preferiblemente ya no está presente o al menos no tiene ninguna función.

De acuerdo con al menos una realización, la tinta de la etapa B) comprende al menos un disolvente, en particular agua o un disolvente orgánico tal como un alcohol. La tinta se puede secar evaporando el disolvente. Por ejemplo, el secado de esta manera hace que la tinta no se corra.

Además, la tinta puede presentar un agente dispersante y/o un plastificante. La tinta también puede estar en forma de pasta, por ejemplo, como se describe en la publicación DE 60218966 T2.

La tinta seca consiste preferentemente en el aglutinante orgánico, los pigmentos cerámicos y el aglutinante inorgánico. El marcado acabado consiste preferiblemente en los pigmentos cerámicos y el aglutinante inorgánico, que se pueden fusionar o sinterizar para formar una cerámica o una vitrocerámica.

De acuerdo con al menos una realización, la tinta está constituida por el disolvente, los pigmentos cerámicos y el aglutinante inorgánico, y la tinta seca y la marca fija están constituidas por los pigmentos cerámicos y el aglutinante inorgánico. Si la tinta está libre de un aglutinante orgánico, el marcado se ve menos afectado durante la fijación, por ejemplo, por la descomposición del aglutinante orgánico y/o por la desgasificación de los componentes del aglutinante orgánico posiblemente descompuesto, lo que puede provocar la formación de burbujas. Además, las tintas sin aglutinantes orgánicos se pueden producir de modo más económico.

De acuerdo con al menos una realización, una forma de la marca ya está definida en la etapa B). Esto significa que en la etapa C) no se elimina ningún material de la tinta preferiblemente seca o de la marca, con lo que se cambia un contenido de información de la marca. Por lo tanto, el marcado ya está completo en términos de su contenido de información inmediatamente después de la etapa B).

De acuerdo con al menos una realización, el área con la marca, que se calienta en la etapa C) durante la fijación, es como máximo tres veces el tamaño de la propia marca. Es decir, la marca y el área calentada presentan aproximadamente el mismo tamaño.

De acuerdo con al menos una realización, el área con la marca es como máximo el 2% o como máximo el 10% de la pieza de trabajo. Por lo tanto, la marca es relativamente pequeña en comparación con toda la pieza de trabajo. De acuerdo con al menos una forma de realización, la marca se eleva por encima de una chapa de la pieza de trabajo al menos en el área de la marca. Es decir, la marca puede ser un relieve que se eleva de la pieza de trabajo. De acuerdo con al menos una realización, la marca se aplana en una etapa E) después de la etapa C, preferiblemente también después de la etapa D). Esta planarización se realiza, por ejemplo, mediante pintura con una laca. Dicha pintura se puede aplicar en forma continua a través de la marca. La laca puede ser permeable a la radiación utilizada para leer el marcado. Alternativa o adicionalmente, la laca es impermeable al menos a la luz visible. Si la marca está prevista para la lectura en el rango espectral infrarrojo, por ejemplo, la pintura puede ser permeable en el rango espectral relevante.

De acuerdo con al menos una realización, la marca C) se fija con un medio de calentamiento separado. Esto significa que la fuente de calor para aplicar la temperatura aumentada solo se usa para la fijación y no para otras etapas del proceso cuando se procesa la pieza de trabajo.

De acuerdo con al menos una realización, la tinta y el marcado comprenden al menos un material luminiscente. Mediante el al menos un material luminiscente, se puede aumentar el contraste entre la marca y la pieza de trabajo. En particular, los pigmentos cerámicos se componen de al menos un material luminiscente cerámico o de vitrocerámica.

El material luminiscente contiene preferiblemente una o más de las siguientes sustancias o está compuesto por ellas: nitruros dopados con Eu²⁺tales como (Ca,Sr)AISiN³:Eu²⁺, Sr(Ca,Sr)Si²Al²N⁶:Eu²⁺, (Sr, Ca)AISiN³*Si²N²O:Eu²⁺, (Ca,Ba,Sr)²Si⁵N⁸:Eu²⁺, (Sr,Ca)[LiAhN⁴]:Eu²⁺; granates del sistema general (Gd, Lu, Tb, y )3 (Al, Ga, D)⁵(0,X)¹²:RE con X= halogenuro, N o elemento divalente, D = elemento trivalente o tetravalente y RE = metales de tierras raras como Lu³(Ah.^xGa^x)⁵O¹²:Ce³⁺, Y³(Ah_^xGa^x)⁵O¹²:Ce³⁺; sulfuros dopados con Eu²⁺tales como (Ca, Sr, Ba) S:Eu²⁺; SiONe dopados con Eu²⁺tales como (Ba, Sr, Ca)Si²O²N²:Eu²⁺; SiAIONe del sistema U^xM^yLn^zSi¹²-^(m+n)AI^(m+n)OⁿN^16-n; beta-SiAIONe del sistema Si^6-xAl^zO^yN^8-y:RE^z; ortosilicatos de nitruro tales como AE^2-x-aRE^xEu^aSiO^4-xN^x, AE^2-x-aRE^xEu^aSh^-yO^4-x-2yN^xcon RE = metal de tierras raras y AE = metal alcalinotérreo; ortosilicatos tales como (Ba, Sr, Ca, Mg)²SiO⁴:Eu²⁺; clorosilicatos tales como Ca^aMg(SiO⁴)⁴C^:Eu²⁺; clorofosfatos tales como (Sr, Ba, Ca, Mg)^1ü(PO⁴)⁶CI²:Eu²⁺; materiales luminiscentes BAM del sistema BaO-MgO-A^O³tal como BaMgAI^1üO¹⁷:Eu²⁺; halofosfatos tales como M⁵(P0⁴)³(CI, F): (Eu²+, Sb³⁺, Mn²⁺); materiales luminiscentes SCAP tales como (Sr, Ba, Ca)⁵(PO⁴)³CI:Eu²⁺.

El material luminiscente se puede configurar para acortar la longitud de onda de una radiación de excitación, también conocida como conversión ascendente, y convertir la luz infrarroja en luz visible, por ejemplo. Alternativamente, el material luminiscente puede convertir la luz de longitud de onda corta en luz de longitud de onda larga. Es posible que las propiedades luminiscentes del material luminiscente cambien, en particular como resultado de las temperaturas durante el conformado en caliente. Como resultado, también se puede lograr el control de calidad en cuanto a si el conformado en caliente ha tenido lugar con los parámetros de proceso correctos.

De acuerdo con al menos una realización, el material luminiscente es un material termoluminiscente, es decir, un material que se ilumina cuando se alcanza una temperatura umbral. Preferiblemente, la temperatura umbral es de al menos 125 °C o 175 °C. Entonces, el material luminiscente preferiblemente comprende uno o más de los siguientes elementos como dopante y/o como componente de una red cristalina o una red anfitriona: Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb. En el caso del material termoluminiscente, se trata con particular preferencia de NaYF⁴:Er, Yb. El uso de tales materiales luminiscentes se describe, por ejemplo, en la publicación DE 102017125006 A1.

También se especifica una pieza de trabajo. La pieza de trabajo se marca con un procedimiento como se especifica en relación con una o más de las realizaciones anteriores.

La pieza de trabajo producida de acuerdo con la invención presenta la marca, en donde la pieza de trabajo presenta solamente una decoloración y/o una estructura de material modificada en el área de la marca, que se produce por calentamiento a una temperatura de al menos 400 °C en la etapa C). La pieza de trabajo es preferiblemente una pieza de metal conformada en caliente o una pieza en bruto de metal destinada a conformarse en caliente.

La temperatura mínima para la fijación de la marca se puede determinar a través de los materiales de los que se compone la marca. La decoloración local y/o la estructura del material cambiada de la pieza de trabajo en la marca se puede usar para determinar en qué área espacial se aplicó la temperatura para fijar la pieza de trabajo, es decir, si solo tuvo lugar un calentamiento local. Por ejemplo, el calentamiento local al fijar el marcado se manifiesta en un color templado alrededor del marcado.

Un procedimiento descrito en el presente documento se explica con más detalle a continuación con referencia al dibujo. Los mismos símbolos de referencia indican los mismos elementos en las Figuras individuales. Sin embargo, no se muestran referencias a escala, sino que los elementos individuales pueden mostrarse en tamaño exageradamente grande para una mejor comprensión.

En ellos:

Figuras 1 a 6 muestran representaciones esquemáticas en perspectiva de las etapas de un procedimiento descrito en el presente documento para marcar piezas de trabajo,

Figuras 7 a 9 muestran representaciones esquemáticas en sección de las etapas de un procedimiento descrito en el presente documento para marcar piezas de trabajo,

Figura 10 muestra una representación en perspectiva esquemática de una etapa de fijación de un procedimiento descrito en el presente documento.

Figura 11 muestra una representación esquemática en perspectiva de una etapa de fijación de un procedimiento no conforme a la invención, y

Figuras 12 a 14 muestran representaciones esquemáticas en perspectiva de etapas de procedimientos no acordes con la invención.

En las Figuras 1 a 6, se ilustra una realización de un procedimiento para marcar piezas 1 de trabajo. De acuerdo con la Figura 1, está prevista una chapa 11 de metal con una superficie 10 de la pieza de trabajo. En el caso de la chapa 11 de metal, se trata preferiblemente una chapa de acero, por ejemplo, una chapa estampada pero todavía plana. En la Figura 2, se muestra que se imprime una tinta 20 para una marca 2 sobre la superficie 10 de la pieza de trabajo. La impresión se lleva a cabo con una boquilla 5 de impresión. La marca 2 se puede producir así de manera estructurada por medio de la impresión por chorro de tinta. En este caso, la marca 2 ya está realizada esencialmente en su forma definitiva. La marca 2 es, por ejemplo, una inscripción.

Después de la impresión, la tinta 20 todavía húmeda se puede secar preferiblemente a temperatura ambiente para formar una tinta 20' seca. La tinta 20' seca se adhiere preferiblemente a la superficie 10 de la pieza de trabajo de forma que no se corra, pero desaparecería de nuevo en el caso de una mayor fricción o la influencia de disolventes. De acuerdo con la Figura 3, la tinta 20' seca se irradia con radiación ultravioleta utilizando un cabezal 31 de irradiación. La irradiación se concentra en una pequeña área 3 alrededor de la última marca terminada 2. Debido a la irradiación, la tinta 20' seca se calienta fuertemente, por ejemplo, a alrededor de 600 °C. Esto fija la tinta 20' a la marca 2. La irradiación puede tener lugar en forma no estructurada y coherente sobre todo el marcado 2.

Esto significa que la marca 2 no se escanea con un rayo láser.

La irradiación tiene lugar, por ejemplo, con radiación UV de alrededor de 360 nm con una densidad de energía de aproximadamente 8 J/cm2. La irradiación, por ejemplo, solo dura alrededor de 100 ^jS. De esta manera, las cargas térmicas sobre la chapa 11 de metal fuera del área 3 con la marca 2 pueden reducirse considerablemente. La radiación utilizada es en particular radiación incoherente, por ejemplo, de una lámpara de destellos.

La marca 2 fija acabada se muestra en la Figura 4. Debido a la irradiación y al aumento de temperatura asociado en el área 3, es posible que se produzca un cambio 6 de color alrededor de la marca 2 real. Sin embargo, el cambio 6 de color se limita a una pequeña área alrededor de la marca 2.

En la etapa opcional de la Figura 5, se conforma en caliente la pieza 1 de trabajo. La marca 2 fija se puede aplicar en áreas de la pieza 1 de trabajo que se ven afectadas por la conformación en caliente. Alternativamente, la marca 2 está ubicada fuera de las áreas donde se realiza el trabajo en caliente. La legibilidad de la marca 2 no se ve perjudicada en absoluto o solo ligeramente como resultado de la conformación en caliente.

Con el procedimiento descrito en el presente documento, la marca 2 puede fijarse y unirse de manera cautiva al componente en una etapa temprana de producción de la pieza 1 de trabajo e independientemente de otras etapas del proceso. Esto permite realizar un seguimiento de la pieza de trabajo en forma eficiente y fiable, incluso en largas cadenas de proceso.

De acuerdo con la etapa opcional de la Figura 6, se aplica un revestimiento 4 sobre la superficie 10 de la pieza de trabajo en áreas o sobre toda la superficie. En el caso del revestimiento 4, se trata, por ejemplo, de una laca. Es posible que la marca 2 quede oculta al ojo humano por el revestimiento 4, pero opcionalmente el revestimiento todavía puede ser legible por máquina.

La formación de la marca 2 a partir de la tinta 20 se explica con más detalle en las Figuras 7 a 9. De acuerdo con la Figura 7, la tinta 20 se aplica a la pieza 1 de trabajo. La tinta 20 está compuesta por pigmentos 21 cerámicos, partículas de un aglutinante 22 inorgánico, un aglutinante 23 orgánico, un disolvente 24 y un agente 25 dispersante. La tinta 20' seca, que ya no presenta disolvente 24, se ilustra en la Figura 8. Los pigmentos 21 y el aglutinante 22, así como el auxiliar 25 de dispersión presente opcionalmente, se mantienen unidos mediante el aglutinante 23 orgánico, de modo que la tinta 20' seca se adhiere a la pieza 1 de trabajo de una manera a prueba de manchas. De acuerdo con la Figura 9, ha tenido lugar la sinterización y la fijación sobre la marca 2. El aglutinante 23 orgánico y el agente dispersante ya no están presentes o solo están presentes en trazas que ya no cumplen una función específica. Las áreas coherentes de la marca 2 para caracteres individuales se forman preferentemente mediante sinterización y/o fijación. Dentro de un área coherente, la marca 2 muestra preferiblemente una impresión de color homogénea para un observador y/o para una cámara.

Las áreas contiguas pueden formarse como protuberancias suaves a lo largo de la pieza de trabajo. Las áreas contiguas están formadas preferiblemente por una vitrocerámica que se produce a partir de los pigmentos 21 y el aglutinante 22.

La tinta 20, tal como se describe en las Figuras 7 a 9, también se puede utilizar en todos los demás ejemplos de realización.

En las Figuras 10 y 11, se muestran alternativas a la etapa de calentamiento de la Figura 2. De acuerdo con la Figura 10, se colocan agujas 32 de contacto sobre la pieza 1 de trabajo eléctricamente conductora, pudiendo utilizarse más de dos agujas 32 de contacto. En la pieza 1 de trabajo en el área 3, se generan corrientes eléctricas a través de las agujas 32 de contacto, que conducen a un fuerte calentamiento local de la pieza 1 de trabajo y, por lo tanto, de la tinta 20' seca. Esto permite realizar la fijación a la marca 2. Alternativamente, las corrientes de Foucault en particular en la pieza de trabajo pueden usarse para la fijación sin contacto a través de campos magnéticos. Por el contrario, según el procedimiento de la Figura 11, que no es según la invención, se acerca una punta 33 de calentamiento a la tinta 20 o a la tinta 20' eventualmente seca. La punta 33 de calentamiento se calienta, por lo que la tinta 20 se seca y se calienta, o la tinta 20' ya seca se calienta y se fija a la marca 2. Preferiblemente, la punta 33 de calentamiento solo funciona sobre la tinta 20' seca. Preferiblemente, toda la marca 2 se completa con la punta 33 de calentamiento en una sola etapa de calentamiento.

Además, la Figura 10 ilustra que la marca 2 está formada por un código de barras. En la Figura 11, la marca 2 es un código de matriz. Por lo tanto, tales tipos de marcas 2 también se pueden usar en todos los demás ejemplos de realización.

De acuerdo con las Figuras 2, 10 y 11, se utiliza en cada caso un medio 31, 32, 33 de calentamiento separado, que se utiliza específicamente solo para fijar la tinta 20' seca o para secar y fijar la tinta 20. Por el contrario, la fijación sobre la marca 2 según el procedimiento no conforme a la invención de las Figuras 12 a 14 se combina con otra etapa del proceso.

Así, según la Figura 12, la pieza 1 de trabajo está provista de la tinta 20' seca, que solo se representa esquemáticamente. En la etapa de la Figura 13, la pieza 1 de trabajo se deforma con una herramienta 34a, 34b de deformación. Al menos la herramienta 34b de deformación, que cubre la tinta 20' seca, se calienta. La pieza 1 de trabajo conformada en caliente resultante con la marca 2 final se muestra en la Figura 14.

A menos que se indique lo contrario, los componentes que se muestran en las Figuras se suceden preferiblemente en el orden dado. Las capas que no se tocan en las Figuras están preferiblemente separadas entre sí. Si se dibujan líneas paralelas entre sí, las áreas correspondientes también se alinean preferiblemente paralelas entre sí. Asimismo, salvo que se indique lo contrario, las posiciones relativas de los componentes dibujados entre sí se reproducen correctamente en las Figuras.

Lista de números de referencia

1 pieza de trabajo

10 superficie de la pieza de trabajo

11 chapa de metal (chapa de acero)

2 marca

20 tinta

20' tinta seca

21 pigmentos cerámicos

22 aglutinante inorgánico

23 aglutinante orgánico

24 disolvente

auxiliar de dispersión

área con la marca que se calienta cabezal de irradiación

aguja de contacto

punta de calentamiento herramienta de deformación revestimiento (laca)

boquilla de impresión

decoloración

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para marcar piezas (1) de trabajo con las etapas:

A) suministro de al menos una pieza (1) de trabajo,

B) aplicación local de una tinta (20) para una marca (2) sobre la pieza (1) de trabajo,

C) fijación de la tinta (20) a la marca (2), caracterizado porque

la pieza (1) de trabajo se calienta localmente en un área (3) con la marca (2) durante la fijación y se aplica una temperatura de al menos 400 °C a la tinta (20) durante la fijación, y la fijación en la etapa C)

- tiene lugar por un destello de radiación y la radiación del destello de radiación es incoherente y se absorbe en la tinta (20) y/o en una superficie (10) de la pieza de trabajo y, por lo tanto, se aplica la temperatura para la fijación, o - tiene lugar sin contacto y por medio de inducción, o

- tiene lugar por medio de una resistencia eléctrica, estando fijados los electrodos a la pieza (1) de trabajo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior,

en donde la tinta (20) contiene pigmentos (21) cerámicos que provocan una coloración y/o un contraste de la marca (2) con respecto a la pieza (1) de trabajo,

en donde la tinta (20) contiene adicionalmente un aglutinante (22) inorgánico que también está contenido en la marca (2) acabada, y

en donde la tinta (20) se aplica mediante un proceso de impresión.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2,

en donde la tinta (20) en la etapa B) consiste en un disolvente (24), los pigmentos (21) cerámicos y el aglutinante (22) inorgánico y opcionalmente un agente (25) dispersante y la marca (2) consiste en los pigmentos (21) cerámicos y el aglutinante (22) inorgánico después de la etapa C).

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,

en donde la tinta (20) en la etapa B) comprende un aglutinante (23) orgánico, de manera que la tinta (20') seca ya es a prueba de manchas antes de la etapa C) debido al aglutinante (23) orgánico.

5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde, en la etapa C), se aplica la temperatura de al menos 400 °C durante como máximo 1 minuto.

6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde la pieza (1) de trabajo es una chapa de hierro o una chapa (11) de acero,

en donde la temperatura durante la fijación en la etapa C) está entre 500 °C y 1200 °C, en donde la pieza (1) de trabajo se forma en caliente en una etapa D) después de la etapa C), y

en donde la marca (2) sigue siendo legible incluso después de la etapa D).

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

en donde la fijación en la etapa C) tiene lugar por medio del destello de radiación,

siendo la radiación del destello de radiación predominantemente radiación ultravioleta.

8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,

en donde la fijación en la etapa C) se realiza sin contacto por medio de inducción.

9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde una forma de la marca (2) ya está definida en la etapa B), de modo que en la etapa C) no se elimina material de la tinta (20) o de la marca (2), que modifica un contenido de información de la marca (2).

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

en donde el área (3) con la marca (2), que se calienta durante la fijación en la etapa C), presenta como máximo tres veces el tamaño de la marca (2) en sí, en donde el área (3) con la marca (2) representa un máximo del 10% de la pieza (1) de trabajo.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

en donde al menos en el área (3) con la marca (2), la marca (2) se eleva por encima de una chapa (11) de metal de la pieza (1) de trabajo.

12. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde, en una etapa E) después de la etapa C), se planariza la marca (2), en donde,

en la etapa E), se aplica de manera continua una laca (4) sobre la marca (2).

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

en donde, en la etapa C), se utiliza un medio (31, 32, 33) de calentamiento propio que no se emplean en otras etapas del proceso para mecanizar la pieza (1) de trabajo.

14. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde la tinta (20) y la marca (2) comprenden al menos un material luminiscente.