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Dec 30, 2023

Le système laser marque le tube, le tuyau, le profil à la volée, complète les opérations de broyage

L'identification et la traçabilité des produits sont nécessaires pour de nombreuses applications,

L'identification et la traçabilité des produits sont requises pour de nombreuses applications, que ce soit par code ou par contrat, et les exigences sont appelées à croître avec le temps. Des exemples courants sont les tubes utilisés pour une application aérospatiale, une section structurelle creuse utilisée pour un projet de construction ou un tuyau utilisé pour le transport du pétrole. Des marquages ​​permanents faciles à lire peuvent fournir une aide essentielle à l'identification des matériaux dans les usines de fabrication, les chantiers de construction ou les champs pétrolifères, contribuant ainsi à garantir le bon déroulement du processus d'assemblage ou de construction. Pour de nombreuses applications, la traçabilité de l'usine au produit fini est indispensable et permet de comptabiliser chaque étape utilisée pour traiter la pièce.

Le marquage des tubes et des tuyaux est souvent un compromis entre durabilité et vitesse - les marquages ​​les plus durables peuvent prendre le plus de temps à réaliser. Cependant, Cajo Technologies, de la Nouvelle-Orléans, a consacré beaucoup de temps et d'énergie à l'optimisation du marquage laser à la volée et a mis au point un système qui effectue des marquages ​​durables et fonctionne assez rapidement pour suivre la plupart des usines de tubes et de tuyaux les plus rapides d'aujourd'hui.

"Ce ne sont pas des lasers de grande puissance", a déclaré le président Ismo Rantala. "Ils consomment beaucoup moins d'énergie que les lasers utilisés pour la découpe ou le soudage." Les systèmes de l'entreprise fonctionnent de 20 à 300 watts, bien moins que les 2 000 à 4 000 W couramment utilisés pour couper l'acier. Pour le marquage de tubes ou de tuyaux en acier au carbone à des vitesses de broyage courantes, 100 W est typique.

Pourtant, ils ont quelques points communs avec les machines de découpe laser. Tout comme leurs grands frères fonctionnent sans outillage dur, les systèmes de marquage laser n'utilisent pas d'encre, d'additifs ou d'autres consommables, et comme la découpe laser, le processus est rapide et ne nécessite aucun temps de durcissement. Parce qu'ils n'ont pas de pièces mobiles, ils ont une longue durée de vie, dépassant dans certains cas 100 000 heures (c'est-à-dire 24 heures sur 24, 356 jours par an, pendant plus de 11 ans).

Les systèmes de marquage laser d'aujourd'hui sont également polyvalents. Alors que les lasers CO2 fonctionnent bien sur les aciers au carbone, les aciers inoxydables et les alliages d'aluminium, les lasers de marquage de la société ressemblent davantage aux lasers à fibre dans leur capacité à travailler sur presque tous les alliages.

"Auparavant, nous devions examiner attentivement le matériel", a déclaré Rantala. « De nos jours, nous pouvons marquer environ 90 % de tous les matériaux », se référant aux métaux et aux polymères utilisés comme gaine de câble, un autre grand secteur du marché du laser en pleine croissance.

Tout comme ils peuvent traiter une grande variété de matériaux, ils fonctionnent également dans une large plage de températures.

"Rien de ce que nous avons vu jusqu'à présent n'est trop chaud pour ce processus", a déclaré Rantala. "Nous avons une application qui marque les barres de nickel juste après leur sortie d'un four, et la chaleur aide en fait à la clarté du marquage."

Un élément critique est la stabilité. Chaque usine de soudage comporte un grand nombre de pièces mobiles, dont beaucoup contribuent à des mouvements continus vers le haut et vers le bas de la ligne au fur et à mesure que le tube ou le tuyau est formé, soudé et coupé. Deux méthodes sont disponibles pour fournir une surface de travail stable au laser. L'un concerne le montage du laser sur le broyeur. Tant que le laser est monté de manière rigide sur la fraise, il vibrera avec la fraise, de sorte que le mouvement relatif entre la pièce et le laser est négligeable et se traduit par des marquages ​​clairs et lisibles. L'autre méthode repose sur des gabarits, des fixations ou des roues faits maison pour éviter les vibrations lorsque le tube se déplace. "Nous avons besoin d'environ 4 pouces de déplacement très stable", a déclaré Rantala.

Surfaces propres. La fabrication de tubes et de tuyaux peut être un peu salissante. La matière première et l'outillage du rouleau ont besoin d'une barrière, un film de lubrification, pour empêcher un contact direct entre eux. De plus, sur les usines de soudage, le joint est refroidi immédiatement après le soudage par une inondation de liquide de refroidissement, ajoutant un autre composé à la surface du matériau. Un système de marquage laser, qui n'utilise rien de plus qu'un faisceau lumineux hautement focalisé, peut-il marquer avec succès une telle surface ? En effet, c'est possible. Selon la vitesse de la ligne, un seul laser peut brûler les liquides de refroidissement et les lubrifiants et effectuer les marquages ​​nécessaires. Si la vitesse de la ligne est trop rapide pour un seul laser, Cajo fournit un système à deux lasers. Le premier fait le nettoyage et le second fait le marquage.

Rangement extérieur. Une grande partie de l'inventaire des tubes et tuyaux n'est-elle pas stockée à l'extérieur ? Oui. Plus le diamètre est grand, moins le stockage intérieur devient efficace - personne ne veut gaspiller un espace d'entrepôt précieux stockant des centaines de milliers de pieds cubes d'air - donc une bonne partie est exposée aux éléments et l'oxydation est inévitable. Même après des semaines d'exposition, le marquage doit être lisible. Les marquages ​​sont durables dans de telles conditions - Cajo a marqué des câbles et des tuyaux pour une utilisation en mer - mais même ainsi, l'entreprise sait que chaque client doit voir une preuve. Les tests de brouillard salin standard, tels que définis par ASTM B117, ASTM G85, ISO 9227 et JIS Z 2371, sont une possibilité, mais pour un client qui n'a pas besoin d'un test formel, Cajo peut fournir une évaluation moins structurée.

Dans un cas, Rantala a testé une longueur de tuyau de manière sensée. Pas d'appareil de test sophistiqué, pas de cabine de pulvérisation, pas de conditions environnementales étroitement contrôlées (mais abusives) d'aucune sorte. Il a reproduit le stockage extérieur en stockant des tuyaux à l'extérieur.

"L'un de nos clients, le plus grand fabricant mondial de tuyaux pour les applications pétrolières, gazières et chimiques, voulait que je teste nos marquages", a déclaré Rantala. "J'ai marqué une longueur de tuyau, je l'ai ramené à la maison et je l'ai laissé rouiller dans mon jardin pendant trois semaines. J'ai utilisé une serviette humide et salée et j'ai mouillé la serviette tous les quelques jours." Au final, les marquages ​​étaient encore lisibles.

Pendant de nombreuses années, les systèmes de marquage industriels ont transmis des lettres et des chiffres, destinés à être lus par les gens, mais l'introduction du code à barres, popularisé par l'utilisation dans l'industrie de l'épicerie dans les années 1980, a entraîné de grands changements dans la façon dont les informations sont enregistrées, lues et utilisées. Les détaillants n'auraient plus à marquer les produits avec des autocollants de prix et à compter sur les caissiers pour les lire et saisir correctement les prix à la caisse enregistreuse. Les prix pourraient être modifiés instantanément, et si le nouveau prix n'était qu'une réduction temporaire, il pourrait être ramené à l'original tout aussi rapidement. C'était une aubaine pour l'efficacité, la précision et le contrôle des stocks, mais ce n'est rien comparé à ce que le marquage industriel fait pour les activités commerciales aujourd'hui. Les systèmes modernes sont extrêmement polyvalents, ce qui permet aux développeurs de systèmes comme Cajo une certaine latitude dans la manière dont les systèmes de marquage sont construits et programmés.

"Ce processus existe depuis environ 40 ans, mais au cours des deux ou trois dernières années, nous avons vu de grands changements dans l'industrie - des lasers moins chers, plus de capacités, etc.", a déclaré Rantala.

À quelle vitesse courent-ils? Cela dépend du marquage. Un grand contributeur à la vitesse et à la précision du marquage moderne est le code à réaction rapide (QR), le code bidimensionnel commun qui est utilisé pour presque tout de nos jours. La capacité de stockage de données du format QR est si grande que, pour une quantité d'informations donnée, un code QR n'a besoin que de 10 % de l'espace d'un code à barres.

Un code QR n'est pas la seule alternative à un code à barres conventionnel. La matrice de données est un autre code 2D, mais il est plus petit, facile à lire et, selon Rantala, l'une des normes de traçabilité industrielle à la croissance la plus rapide.

Cajo étend les capacités de ces codes en s'approvisionnant en lasers qui ont le plus petit diamètre de faisceau disponible : 16 microns. Cela signifie que les systèmes de l'entreprise peuvent effectuer des marquages ​​extrêmement petits.

"Le plus petit marquage que nous ayons fait mesurait 0,75 sur 0,75 millimètres", a-t-il déclaré. "De telles marques nécessitent un lecteur de microscope." Ce n'est pas la limite, a ajouté Rantala ; les marques peuvent être encore plus petites.

La plupart des fabricants n'utilisent pas un marquage aussi petit, mais en effet Cajo peut réduire la taille du marquage afin que le système ait besoin de moins de temps pour faire chaque marque. Le fabricant a d'autres moyens d'accélérer le processus de marquage, si nécessaire. Étant donné que QR n'est pas le seul format disponible de nos jours, Cajo peut utiliser l'un des autres formats.

"Lorsque le client a besoin d'un système très rapide, nous optons pour une matrice de données à une seule ligne", a déclaré Rantala.

Alors, à quelle vitesse courent-ils ? Cela dépend de l'application. Chaque application a des paramètres uniques, donc sans une connaissance détaillée du produit, du matériau, du processus de fabrication du produit et de l'environnement dans lequel il est fabriqué, il est impossible de déterminer la vitesse de la ligne. Cependant, l'entreprise peut proposer une bonne estimation afin qu'un producteur de tubes ou de tuyaux n'ait pas à investir dans un système et à faire ses propres tests pour le savoir.

"Personne ne veut acheter un système à moins qu'il ne sache qu'il va fonctionner", a déclaré Rantala. "Nous avons quelques tables d'exécution, nous commençons donc les tests à Cajo en utilisant des échantillons de produits réels, puis terminons les tests dans les installations du client."

L'entreprise peut également utiliser un laser plus puissant pour obtenir un peu plus de vitesse du système.

Alors, à quelle vitesse courent-ils ? Les fabricants ont deux autres options à considérer. L'un est la correction d'erreurs. Les codes de matrice de données peuvent incorporer une correction d'erreurs (QR a quatre niveaux) de sorte qu'un code endommagé puisse toujours fournir 100 % des informations d'origine. Pour un fabricant qui n'a pas besoin du plus haut niveau de correction d'erreurs, descendre d'un niveau ou deux peut accélérer un peu les choses.

Aussi, pour les produits en acier inoxydable, Cajo a développé un procédé qui fait ressortir les couleurs inhérentes à ces alliages, mais plus la manipulation prend plus de temps.

Alors, à quelle vitesse courent-ils ? L'un des systèmes les plus rapides que Cajo a construit - pour un client avec une application filaire - fonctionne à une vitesse éblouissante de 2 350 pieds par minute.

L'une des réussites de l'entreprise concerne un fabricant de systèmes de convoyage. Dans ce cas, ce n'est pas tant la vitesse que la polyvalence, illustrant comment le système peut bénéficier aux clients des clients de Cajo.

"La société est en train de marquer tous ses produits avec des codes QR et de connecter tous ces codes à son service client", a déclaré Rantala. "Par exemple, lorsqu'un client scanne le code QR avec un smartphone, il peut accéder immédiatement à la documentation d'utilisation ou de réparation du produit, et il peut même utiliser son téléphone pour commander une pièce."

C'est une aubaine pour le service à la clientèle, ce qui rend tout plus facile pour le client de Cajo et le client du client.

Cajo Technologies Inc., 1521 Washington Ave., Nouvelle-Orléans, LA 70130, 800-796-3080, www.cajotechnologies.com, [email protected]