JPH06114576A - Ｑスイッチレーザによる金属管へのマーキング方法 - Google Patents
Ｑスイッチレーザによる金属管へのマーキング方法Info
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- JPH06114576A JPH06114576A JP4266225A JP26622592A JPH06114576A JP H06114576 A JPH06114576 A JP H06114576A JP 4266225 A JP4266225 A JP 4266225A JP 26622592 A JP26622592 A JP 26622592A JP H06114576 A JPH06114576 A JP H06114576A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタン管、ジルカロイ管等の金属管の外周面
に、深さ0.1 μｍ以下の文字、図形等の識別管理用記号
をレーザビームにより描くことができるマーキング方法
を得る。 【構成】 チタン管、ジルカロイ管等の金属管Ｐの外周
面に、所定変調周波数にて出力調整されたＱスイッチＹ
ＡＧレーザ、またはＱスイッチ炭酸ガスレーザによるレ
ーザビームを走査ミラー３で走査して照射することによ
り、前記金属管Ｐの表層部を浅い深さでもって酸化して
黒化させる。主要パラメータである変調周波数（Ｑスイ
ッチ周波数）は、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器として
その連続発振出力が50Ｗであるものを使用し、マーキン
グ速度25mm／秒のとき、10kHz 以上、好ましくは10〜30
kHz 程度が最適である。
に、深さ0.1 μｍ以下の文字、図形等の識別管理用記号
をレーザビームにより描くことができるマーキング方法
を得る。 【構成】 チタン管、ジルカロイ管等の金属管Ｐの外周
面に、所定変調周波数にて出力調整されたＱスイッチＹ
ＡＧレーザ、またはＱスイッチ炭酸ガスレーザによるレ
ーザビームを走査ミラー３で走査して照射することによ
り、前記金属管Ｐの表層部を浅い深さでもって酸化して
黒化させる。主要パラメータである変調周波数（Ｑスイ
ッチ周波数）は、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器として
その連続発振出力が50Ｗであるものを使用し、マーキン
グ速度25mm／秒のとき、10kHz 以上、好ましくは10〜30
kHz 程度が最適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、原子力発電所の復水
管として用いられるチタン管、あるいは燃料被覆管とし
て用いられるジルカロイ管の外周面に、Ｑスイッチレー
ザを用いて製品ロット番号等の識別管理用記号を深さ
０．１μｍ以下にてマーキングし得るようにした、Ｑス
イッチレーザによる金属管へのマーキング方法に関する
ものである。
管として用いられるチタン管、あるいは燃料被覆管とし
て用いられるジルカロイ管の外周面に、Ｑスイッチレー
ザを用いて製品ロット番号等の識別管理用記号を深さ
０．１μｍ以下にてマーキングし得るようにした、Ｑス
イッチレーザによる金属管へのマーキング方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所の復水管として用いられる
チタン管や燃料被覆管として用いられるジルカロイ管に
ついては、品質管理上、その製造から出荷、現場での据
え付けにいたるまで、一品ごとの現認検査が必要とされ
ている。そのため、これらチタン管あるいはジルカロイ
管の識別管理のために、現状では、図４に示すように、
複数本を結束してなるロットごとに、そのロット番号等
を記入した認識票51をナイロン製ロープ52等にて結び付
けるようにしている。
チタン管や燃料被覆管として用いられるジルカロイ管に
ついては、品質管理上、その製造から出荷、現場での据
え付けにいたるまで、一品ごとの現認検査が必要とされ
ている。そのため、これらチタン管あるいはジルカロイ
管の識別管理のために、現状では、図４に示すように、
複数本を結束してなるロットごとに、そのロット番号等
を記入した認識票51をナイロン製ロープ52等にて結び付
けるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したロット番号等
を記入した認識票を結び付けるようにしたものでは、据
え付け段階では認識票を取り外すことになり、ロットの
取り違え等を無くすための管理に多大の手間を要してい
る。そのため、チタン管、あるいはジルカロイ管の外周
面に、製品ロット番号等の識別管理用記号を、インク
（焼き付けを含む）を用いてマーキングしたり、連続出
力形態のレーザを用いてマーキングしたりする方法が考
えられる。しかしながら、前者の方法では、復水管に用
いられる純水へのコンタミネーションの恐れがある。一
方、後者の方法では、印字が深くなり過ぎて、材質劣化
や強度低下を部分的に招く恐れがある。また、渦流探傷
や超音波探傷による品質検査の段階で、欠陥疵と誤認さ
れる恐れもある。
を記入した認識票を結び付けるようにしたものでは、据
え付け段階では認識票を取り外すことになり、ロットの
取り違え等を無くすための管理に多大の手間を要してい
る。そのため、チタン管、あるいはジルカロイ管の外周
面に、製品ロット番号等の識別管理用記号を、インク
（焼き付けを含む）を用いてマーキングしたり、連続出
力形態のレーザを用いてマーキングしたりする方法が考
えられる。しかしながら、前者の方法では、復水管に用
いられる純水へのコンタミネーションの恐れがある。一
方、後者の方法では、印字が深くなり過ぎて、材質劣化
や強度低下を部分的に招く恐れがある。また、渦流探傷
や超音波探傷による品質検査の段階で、欠陥疵と誤認さ
れる恐れもある。
【０００４】この発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであって、チタン管、ジルカロイ管等の金属
管の外周面に深さ０．１μｍ以下の文字、図形等の識別
管理用記号をレーザビームにより描くことができる、Ｑ
スイッチレーザによる金属管へのマーキング方法の提供
を目的とする。
されたものであって、チタン管、ジルカロイ管等の金属
管の外周面に深さ０．１μｍ以下の文字、図形等の識別
管理用記号をレーザビームにより描くことができる、Ｑ
スイッチレーザによる金属管へのマーキング方法の提供
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明によるＱスイッチレーザによる金属管へ
のマーキング方法は、チタン管、ジルカロイ管等の金属
管の外周面に、所定変調周波数にて出力調整されたＱス
イッチＹＡＧレーザ、またはＱスイッチ炭酸ガスレーザ
によるレーザビームを走査ミラーで走査して照射するこ
とにより、前記金属管の表層部を浅い深さでもって酸化
して黒化させて、前記金属管外周面に深さ０．１μｍ以
下の文字、図形等の識別管理用記号を描くようにしたこ
とを特徴とするものである。
めに、この発明によるＱスイッチレーザによる金属管へ
のマーキング方法は、チタン管、ジルカロイ管等の金属
管の外周面に、所定変調周波数にて出力調整されたＱス
イッチＹＡＧレーザ、またはＱスイッチ炭酸ガスレーザ
によるレーザビームを走査ミラーで走査して照射するこ
とにより、前記金属管の表層部を浅い深さでもって酸化
して黒化させて、前記金属管外周面に深さ０．１μｍ以
下の文字、図形等の識別管理用記号を描くようにしたこ
とを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】一般に、金属光沢を有する金属管にレーザビー
ム（可視または近赤外）を照射した場合、反射される部
分が多く、レーザパワーをかなり大きくしなければなら
ない。この最適レーザパワーは、金属管材料の反射率、
比熱、レーザビームの波長、集光度等によって異なる
が、少なくとも数１００Ｗ／mm2 のエネルギーが必要で
ある。ところが、このような高いレーザパワーを連続的
に与えると、チタン管、ジルカロイ管等の金属管のレー
ザビーム照射面は溶融されて飛散し、数μｍ以上の深さ
でマーキングされてしまう。一方、レーザパワーを抑え
ると、金属管表面に照射してもマーキングとして目視確
認可能な組織変化を生じさせるにいたらない。
ム（可視または近赤外）を照射した場合、反射される部
分が多く、レーザパワーをかなり大きくしなければなら
ない。この最適レーザパワーは、金属管材料の反射率、
比熱、レーザビームの波長、集光度等によって異なる
が、少なくとも数１００Ｗ／mm2 のエネルギーが必要で
ある。ところが、このような高いレーザパワーを連続的
に与えると、チタン管、ジルカロイ管等の金属管のレー
ザビーム照射面は溶融されて飛散し、数μｍ以上の深さ
でマーキングされてしまう。一方、レーザパワーを抑え
ると、金属管表面に照射してもマーキングとして目視確
認可能な組織変化を生じさせるにいたらない。
【０００７】これに対し、ＱスイッチＹＡＧレーザ、ま
たはＱスイッチ炭酸ガスレーザなど、Ｑスイッチレーザ
を用いることにより、チタン管、ジルカロイ管等の金属
管の表層部を浅い深さでもって酸化（炭素成分が析出す
る場合を含む）で表面が黒化して黒化させて、金属管外
周面に目視確認可能な深さ０．１μｍ以下の文字、図形
等の識別管理用記号を描くことが可能となる。この場
合、主要パラメータである変調周波数（Ｑスイッチ周波
数）は、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器としてその連続
発振出力が５０Ｗである代表的なものを使用し、マーキ
ング速度２５mm／秒のとき、１０kHz 以上、好ましくは
１０〜３０kHz 程度が最適である。
たはＱスイッチ炭酸ガスレーザなど、Ｑスイッチレーザ
を用いることにより、チタン管、ジルカロイ管等の金属
管の表層部を浅い深さでもって酸化（炭素成分が析出す
る場合を含む）で表面が黒化して黒化させて、金属管外
周面に目視確認可能な深さ０．１μｍ以下の文字、図形
等の識別管理用記号を描くことが可能となる。この場
合、主要パラメータである変調周波数（Ｑスイッチ周波
数）は、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器としてその連続
発振出力が５０Ｗである代表的なものを使用し、マーキ
ング速度２５mm／秒のとき、１０kHz 以上、好ましくは
１０〜３０kHz 程度が最適である。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１はこの発明による方法を実施するためのマーキ
ング装置の一例を示す構成説明図である。
る。図１はこの発明による方法を実施するためのマーキ
ング装置の一例を示す構成説明図である。
【０００９】図１において、１は電気光学式のＱスイッ
チ1aを有するＹＡＧレーザ（Nd−ＹＡＧレーザ）ヘッド
である。Ｑスイッチ発振によるＹＡＧレーザヘッド１か
らのレーザビームは、集束レンズ２によって金属管Ｐの
外周面に焦点が丁度合うように絞られ、走査ミラー３で
走査されて金属管外周面に照射される。走査ミラー３
は、左右方向と上下方向とにそれぞれステッピングモー
タ（図示省略）により駆動制御されるようになってい
る。４は制御装置であり、制御装置４は、ＹＡＧレーザ
ヘッド１の照射オン・照射オフ制御を行うとともに、Ｑ
スイッチ1aの変調周波数（Ｑスイッチ周波数）を制御す
るためのＱスイッチドライバと、外部から入力される文
字、数字等のデータを印字パターンに変換し、それに基
づいて走査ミラー３を駆動するための信号を上記ステッ
ピングモータへ与えるなどするマイクロコンピュータに
よって構成されるデータ処理ユニットとを備えている。
金属管Ｐは搬送ロールＲで搬送されてきてマーキング位
置にて停止されるようになっている。
チ1aを有するＹＡＧレーザ（Nd−ＹＡＧレーザ）ヘッド
である。Ｑスイッチ発振によるＹＡＧレーザヘッド１か
らのレーザビームは、集束レンズ２によって金属管Ｐの
外周面に焦点が丁度合うように絞られ、走査ミラー３で
走査されて金属管外周面に照射される。走査ミラー３
は、左右方向と上下方向とにそれぞれステッピングモー
タ（図示省略）により駆動制御されるようになってい
る。４は制御装置であり、制御装置４は、ＹＡＧレーザ
ヘッド１の照射オン・照射オフ制御を行うとともに、Ｑ
スイッチ1aの変調周波数（Ｑスイッチ周波数）を制御す
るためのＱスイッチドライバと、外部から入力される文
字、数字等のデータを印字パターンに変換し、それに基
づいて走査ミラー３を駆動するための信号を上記ステッ
ピングモータへ与えるなどするマイクロコンピュータに
よって構成されるデータ処理ユニットとを備えている。
金属管Ｐは搬送ロールＲで搬送されてきてマーキング位
置にて停止されるようになっている。
【００１０】上記マーキング装置を用いてチタン管及び
ジルカロイ管への識別管理用の英数字のマーキングを以
下の条件にて行った。英数字のマーキングは、図３に示
すように、最終的にマーキングが不要になった場合を考
慮して長手方向における管端部外周面に施した。 （ａ）試料：チタン管及びジルカロイ管 （ｂ）試料寸法：外径１２〜６５mm、チタン管の厚み
０．５，０．７mm、ジルカロイ管の厚み１．０mm （ｃ）英数字の大きさ：２mm，３mm，４mm （ｄ）マーキング文字数：６文字 （ｅ）ＹＡＧレーザ連続発振出力：５０Ｗ （ｆ）ＹＡＧレーザ励起用ランプ放電電流：最大１７Ａ （ｇ）変調周波数：１，２，４，８，１０，１６，３
２，４９kHz （ｈ）マーキング速度：２５mm／秒 （ｉ）マーキング時間：１．９〜２．８秒（６文字に対
して） （ｊ）実施温度：室温
ジルカロイ管への識別管理用の英数字のマーキングを以
下の条件にて行った。英数字のマーキングは、図３に示
すように、最終的にマーキングが不要になった場合を考
慮して長手方向における管端部外周面に施した。 （ａ）試料：チタン管及びジルカロイ管 （ｂ）試料寸法：外径１２〜６５mm、チタン管の厚み
０．５，０．７mm、ジルカロイ管の厚み１．０mm （ｃ）英数字の大きさ：２mm，３mm，４mm （ｄ）マーキング文字数：６文字 （ｅ）ＹＡＧレーザ連続発振出力：５０Ｗ （ｆ）ＹＡＧレーザ励起用ランプ放電電流：最大１７Ａ （ｇ）変調周波数：１，２，４，８，１０，１６，３
２，４９kHz （ｈ）マーキング速度：２５mm／秒 （ｉ）マーキング時間：１．９〜２．８秒（６文字に対
して） （ｊ）実施温度：室温
【００１１】マーキング結果、チタン管及びジルカロイ
管ともに、目視確認可能な深さ０．１μｍ以下の英数字
を描くことができた。図２は、厚み０．５mmのチタン管
の外周面にマーキングを行った場合における、変調周波
数（Ｑスイッチ周波数）と黒化の程度（相対値）との関
係、および変調周波数とマーキング深さとの関係の一例
を示す図である。図２に示すように、この場合、主要パ
ラメータである変調周波数は、１０kHz 以上、好ましく
は１０〜３０kHz 程度が最適であり、この範囲では、マ
ーキング深さ０．０５μｍ程度にて目視確認可能なマー
キングを行うことができた。
管ともに、目視確認可能な深さ０．１μｍ以下の英数字
を描くことができた。図２は、厚み０．５mmのチタン管
の外周面にマーキングを行った場合における、変調周波
数（Ｑスイッチ周波数）と黒化の程度（相対値）との関
係、および変調周波数とマーキング深さとの関係の一例
を示す図である。図２に示すように、この場合、主要パ
ラメータである変調周波数は、１０kHz 以上、好ましく
は１０〜３０kHz 程度が最適であり、この範囲では、マ
ーキング深さ０．０５μｍ程度にて目視確認可能なマー
キングを行うことができた。
【００１２】上記実施例では、ＱスイッチＹＡＧレーザ
を用いた場合を例示したが、Ｑスイッチ炭酸ガスレーザ
を用いるようにしてもよい。Ｑスイッチ炭酸ガスレーザ
を用いる場合には、ＹＡＧレーザに比べて波長が１０．
６μｍと長いことから、変調周波数はＹＡＧレーザにお
けるそれに比べて低くすればよい。また、実施例では英
数字を描く例について示したが、文字に代えて、あるい
は文字と併用してバーコードを描くことも可能である。
バーコードをマーキングすることで、自動読取・識別が
可能となり、後の検査、出荷等の工程の自動化が容易に
なるという利点がある。
を用いた場合を例示したが、Ｑスイッチ炭酸ガスレーザ
を用いるようにしてもよい。Ｑスイッチ炭酸ガスレーザ
を用いる場合には、ＹＡＧレーザに比べて波長が１０．
６μｍと長いことから、変調周波数はＹＡＧレーザにお
けるそれに比べて低くすればよい。また、実施例では英
数字を描く例について示したが、文字に代えて、あるい
は文字と併用してバーコードを描くことも可能である。
バーコードをマーキングすることで、自動読取・識別が
可能となり、後の検査、出荷等の工程の自動化が容易に
なるという利点がある。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によるＱス
イッチレーザによる金属管へのマーキング方法では、チ
タン管、ジルカロイ管等の金属管の外周面に、所定変調
周波数にて出力調整されたＱスイッチＹＡＧレーザ、ま
たはＱスイッチ炭酸ガスレーザによるレーザビームを走
査ミラーで走査して照射することにより、前記金属管の
表層部を浅い深さでもって酸化して黒化させて、前記金
属管の外周面に、金属管の材質劣化や強度低下を招いた
り品質検査段階での探傷に支障をきたしたりすることな
く、目視確認可能な深さ０．１μｍ以下の文字、図形等
の識別管理用記号を描くことができる。これにより、チ
タン管、ジルカロイ管等の金属管のロットの取り違え等
を無くすための余分な管理の手間を著しく少なくし得る
とともに、前記金属管一本ごとの製造から出荷、現場で
の据え付けにいたるまでのトラッキングが容易にでき、
金属管の品質管理の向上に寄与できる。
イッチレーザによる金属管へのマーキング方法では、チ
タン管、ジルカロイ管等の金属管の外周面に、所定変調
周波数にて出力調整されたＱスイッチＹＡＧレーザ、ま
たはＱスイッチ炭酸ガスレーザによるレーザビームを走
査ミラーで走査して照射することにより、前記金属管の
表層部を浅い深さでもって酸化して黒化させて、前記金
属管の外周面に、金属管の材質劣化や強度低下を招いた
り品質検査段階での探傷に支障をきたしたりすることな
く、目視確認可能な深さ０．１μｍ以下の文字、図形等
の識別管理用記号を描くことができる。これにより、チ
タン管、ジルカロイ管等の金属管のロットの取り違え等
を無くすための余分な管理の手間を著しく少なくし得る
とともに、前記金属管一本ごとの製造から出荷、現場で
の据え付けにいたるまでのトラッキングが容易にでき、
金属管の品質管理の向上に寄与できる。
【図１】この発明による方法を実施するためのマーキン
グ装置の一例を示す構成説明図である。
グ装置の一例を示す構成説明図である。
【図２】この発明による方法により厚み０．５mmのチタ
ン管の外周面にマーキングを行った場合における、変調
周波数と黒化の程度との関係、および変調周波数とマー
キング深さとの関係の一例を示す図である。
ン管の外周面にマーキングを行った場合における、変調
周波数と黒化の程度との関係、および変調周波数とマー
キング深さとの関係の一例を示す図である。
【図３】この発明による方法により金属管の長手方向に
おける管端部に識別管理用の英数字をマーキングした様
子を示す図である。
おける管端部に識別管理用の英数字をマーキングした様
子を示す図である。
【図４】従来技術を説明するための図である。
１…ＹＡＧレーザヘッド 1a…Ｑスイッチ ２…集束レ
ンズ ３…走査ミラー ４…制御装置 Ｐ…金属管 Ｒ…搬送ロール
ンズ ３…走査ミラー ４…制御装置 Ｐ…金属管 Ｒ…搬送ロール
Claims (1)
- 【請求項１】 チタン管、ジルカロイ管等の金属管の外
周面に、所定変調周波数にて出力調整されたＱスイッチ
ＹＡＧレーザ、またはＱスイッチ炭酸ガスレーザによる
レーザビームを走査ミラーで走査して照射することによ
り、前記金属管の表層部を浅い深さでもって酸化して黒
化させて、前記金属管外周面に深さ０．１μｍ以下の文
字、図形等の識別管理用記号を描くようにしたことを特
徴とするＱスイッチレーザによる金属管へのマーキング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4266225A JPH06114576A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Ｑスイッチレーザによる金属管へのマーキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4266225A JPH06114576A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Ｑスイッチレーザによる金属管へのマーキング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06114576A true JPH06114576A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17428009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4266225A Withdrawn JPH06114576A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Ｑスイッチレーザによる金属管へのマーキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06114576A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6068966A (en) * | 1996-06-27 | 2000-05-30 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co. | Method for printing bar-codes |
| JP2008200736A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ｕベンド管のマーキング方法およびオンライン精整処理設備 |
| WO2013065379A1 (ja) | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼管の生産管理方法 |
-
1992
- 1992-10-05 JP JP4266225A patent/JPH06114576A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6068966A (en) * | 1996-06-27 | 2000-05-30 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co. | Method for printing bar-codes |
| JP2008200736A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ｕベンド管のマーキング方法およびオンライン精整処理設備 |
| JP4506766B2 (ja) * | 2007-02-22 | 2010-07-21 | 住友金属工業株式会社 | Ｕベンド管のマーキング方法およびオンライン精整処理設備 |
| WO2013065379A1 (ja) | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼管の生産管理方法 |
| US9033220B2 (en) | 2011-11-02 | 2015-05-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Production management method for steel tubes and pipes |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |