Šta je laserska obrada akrilnog lima

Kada je u pitanju rezanje akrilnih ploča, CO2 laseri se općenito smatraju moćnim i isplativim rješenjem-pod uslovom da se koriste za odgovarajuće aplikacije. Za zadatke koji uključuju male, složene dijelove koji zahtijevaju čiste, oštre unutrašnje kutove ili za dijelove praktički bilo koje veličine koji zahtijevaju tolerancije rezanja veće od 0,005 inča po stopi, laser je često najbolji alat za taj posao. Jedan od glavnih razloga za to je taj što lasersko rezanje proizvodi vrlo uzak rez, obično između 0,010 i 0,020 inča. Nadalje, nudi ogromnu fleksibilnost u pogledu oblika i veličine, i što je možda najvažnije, ostavlja uglačanu ivicu-bez prašine. Zbog ovih faktora, to je najbolji izbor za mnoge{10}}aplikacije visokog kvaliteta.

Equipment Overview

U osnovi, CO2 laseri rade tako što emituju snop paralelne svjetlosti. Ovo svjetlo ima specifičnu valnu dužinu od 10,6 mikrona. Vrijedi napomenuti da se ova posebna talasna dužina veoma dobro apsorbuje od ne-materijala. Kada se ovaj snop svjetlosti, ili energija, fokusira kroz sočivo do vrlo male tačke, on u suštini isparava materijal koji mu se nalazi na putu.

Što se tiče konfiguracije mašine, fokusirani laserski snop može biti nepomičan preko X-Y stola za pozicioniranje. Alternativno, može se postaviti preko stacionarne površine koristeći ono što je u industriji poznato kao konfiguracija "leteće glave". Da jednostavno objasnim podešavanje leteće glave: sam laserski snop se kreće preko radnog komada duž jedne ili dve ose kroz sistem ogledala i mehaničkog uređaja za pozicioniranje. Kontroleri, računari i softver koji se koriste za upravljanje pozicioniranjem lasera i rada su zapravo veoma slični hardveru i softveru koji se nalazi u drugoj CNC opremi za obradu. Shodno tome, dizajniranje i upravljanje laserskim rezačem nije ništa teže od rada sa bilo kojom drugom standardnom CNC mašinom.

Kada se postavljate za rezanje akrila laserom, postoje tri primarne varijable na koje morate obratiti pažnju. Svaki od njih će utjecati i na kvalitetu reza i na rezultirajuće razine naprezanja u materijalu. Ove varijable su:

Snaga lasera.
Brzina hrane.
Brzina pulsa.

Sve ove postavke mogu se podesiti za različite vrste materijala, različite debljine i željenu završnu obradu ruba. Za rezanje akrilne ploče, laserska jedinica od samo 40 vati može se koristiti za debljine do otprilike ¼ inča. Međutim, ako želite postići dobar kvalitet rubova s manjim laserom poput ovog, u suštini morate usporiti brzinu pomaka na oko 20 inča u minuti.

S druge strane, za deblje listove ili ako su vam potrebne veće brzine uvlačenja, potreban je veći laserski sistem. Laser od 180 W, na primjer, općenito će osigurati brzo i ekonomično rezanje za većinu debljina akrilnih ploča dok radi sa samo oko 75% snage. Mašine sa još većom snagom, u rasponu od 500 do 1000 vati, omogućavaju mnogo veće brzine pomaka i također dozvoljavaju korištenje više reznih glava istovremeno.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

Općenito se primjećuje da će povećanje snage lasera pri određenoj brzini pomaka rezultirati sjajnijim završetkom. Međutim, loša strana je što ovo takođe povećava nivo naprezanja unutar ivice lima. Suprotno tome, korištenje veće brzine pomaka u kombinaciji s bržom brzinom pulsa obično će proizvesti rub s manjim naprezanjem, iako će površina biti manje sjajna.

Što se tiče brzine pulsa (koja se mjeri u impulsima u sekundi, ili pps), ovo je jednostavno brzina kojom laser "pali". Važno je shvatiti da je laserski snop zapravo niz malih rafala, ili impulsa, a ne jedan kontinuirani tok. Brzinu pulsa možete kontrolirati na dva glavna načina: proporcionalno vremenu ili proporcionalno prijeđenoj udaljenosti.

Iako je metoda proporcionalne pulsu vremenu češća i lakša za programiranje na početku, ova metoda često dovodi do izgaranja unutrašnjih uglova. Razlog za to je što X-Y kontroleru prirodno treba više vremena da se kreće kroz ugao nego da putuje po pravoj liniji. Kao rezultat toga, uglovi-posebno unutrašnji-imaju tendenciju da apsorbiraju previše energije, uzrokujući da se tope i postanu pre{5}}napeti. Ovo je kritična tačka koju treba uzeti u obzir pri rezanju-osetljivih materijala kao što su akril i polikarbonat. Unutrašnji uglovi su obično slaba područja koja podnose velika opterećenja. Stoga treba učiniti sve što je moguće da se naprezanje ili zarezi u ovim zonama svedu na minimum.

Postavljanje brzine pulsa proporcionalnom pređenoj udaljenosti eliminira veliki dio ovog problema. Kako kontroler automatski usporava brzinu kretanja na uglovima, brzina pulsa se također usporava. Ovo osigurava da količina energije koja se emituje u bilo kojoj tački duž reza ostaje konstantna.

Nije važno koliko je sofisticiran vaš kontroler ili kolika je brzina vašeg feeda; naprezanje rubova je nešto što će uvijek trebati uzeti u obzir u određenim primjenama. Kad god se zagrije ploča od akrila ili polikarbonata, postoji mogućnost toplotnog stresa. Ovaj problem je najznačajniji kada se zagrije samo dio lima, što se upravo dešava prilikom laserskog rezanja.

Interfejs između ne-zagrijanog tijela lista i brzo zagrijane, brzo ohlađene ivice vrlo je podložan pucanju. Ova područja pod velikim opterećenjem mogu se protezati otprilike 0,010 do 0,050 inča u lim, ovisno o debljini. Ova područja su vrlo sklona pucanju ako dođu u kontakt s nekompatibilnim rastvaračima ili su izložena velikom mehaničkom naprezanju, kao što je savijanje.

Ovaj problem naprezanja ivice možete minimizirati podešavanjem brzine pomaka, brzine pulsa i snage. Korištenje manje snage i sporijeg pulsa, u kombinaciji s relativno velikom brzinom pomaka, smanjuje ukupnu količinu energije ili topline koju apsorbira list. Ovo, zauzvrat, smanjuje i veličinu naprezanja i udaljenost na kojoj se napon širi u lim. Međutim, treba prihvatiti da će ovi uvjeti rezultirati manje sjajnom završnom obradom rubova. u nekim specifičnim slučajevima, zapravo bi moglo biti praktično potpuno ostrugati ili mašinski ukloniti područja pod stresom.

Većina{0}}snažnih laserskih sistema opremljena je stolom za držanje{1}}vakuma i strujom za pomoć gasu. Nekoliko faktora ovdje može utjecati na konačni kvalitet rezanja: vrsta plina koji se koristi, brzina protoka tog plina i efikasnost vakuumskog stola u isparavanju. Dobar protok gasa kroz rez, u kombinaciji sa efikasnim vakuumom, pomaže da se uklone pare koje bi inače mogle oštetiti radni predmet, izazvati male plamenove-ugore i ugljenisanje ili ostaviti za sobom neželjene ostatke.

Laser Cuttable Masking

Učinak maskiranja je još jedan važan faktor pri odabiru akrilne ploče za vašu specifičnu primjenu. Ako maska ne prianja kako treba, dijelovi se mogu oštetiti ili izgrebati tokom procesa proizvodnje, a efikasnost samog procesa može biti negativno pogođena. Suprotno tome, ako je maskiranje preteško za uklanjanje, to rezultira dodatnim radom i većim troškovima. Odabir pravog maskiranja za proces izrade ključan je za minimiziranje ovih problema.

Tradicionalno, maskiranje papira je standardni izbor za lasersko rezanje. Prednost je što se neće spojiti s akrilom na rubovima reza. Njegova jaka, konzistentna adhezija sprečava podizanje maske tokom rukovanja i rezanja, što štiti akrilnu površinu od vrućih, korozivnih gasova koje stvara laser. Međutim, polietilenska maska koja se može rezati laserom- sada je dostupna i na akrilnom listu.

Za scenarije koji zahtijevaju maksimalnu efikasnost i učinak, može se koristiti posebno formulirana laka-ljepljiva polietilenska maska. Ova vrsta maskiranja se vrlo lako uklanja sa gotovog dijela, a ipak nudi dovoljno prianjanja da izdrži uobičajeno rukovanje. Iako je to rijetko veliki problem, ova vrsta maskiranja može se podići u područjima gdje laser ne radi predugo, zbog svoje lakše formule ljepila. To se obično dešava na početku reza ili tokom rezova vrlo uskog radijusa. Ovo podizanje možete lako spriječiti korištenjem "uvoda-u" na početku reza i smanjenjem brzine pulsa ili snage kada se krećete u uskim zavojima.

Ako vam je potrebna netaknuta, uglačana ivica, dostupna je posebno formulirana ne-neljepljiva polietilenska maska. Budući da sve maske na bazi ljepila-ostavljaju barem malo ostataka na rubu reza, mogu malo umanjiti uglađeni izgled. Stoga, za aplikacije koje zahtijevaju najkvalitetniji izgled, preporučuje se maskiranje koje nije -od ljepila "koje se može rezati laserom". Iako bi ovo maskiranje moglo biti malo teže ukloniti od ljepljive vrste, ono pruža malo kvalitetniji rub i otporniji je na podizanje ruba. Ako dođe do podizanja, možete poduzeti korake slične onima opisanim gore.

Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir u vezi sa maskiranjem su bore. Da bi se održala originalna optika lista, maska-posebno na gornjoj površini-mora biti bez bora. Ako maska nije u direktnom kontaktu s limom na mjestu rezanja, vrući plinovi mogu se zarobiti između maske i lima, koji će nagrizati površinu. Graviranje je obično manji problem na dnu lista jer većina X-Y stolova koristi sistem vakuumskog zadržavanja-dolje, koji efikasno povlači vruće plinove prije nego što mogu uzrokovati štetu.

Kao i svaki komad sofisticirane mašinerije, laserski rezači zahtijevaju redovno održavanje kako bi osigurali optimalne performanse. Dobra je praksa voditi evidenciju o postavkama snage koje su potrebne za rezanje određene debljine materijala određenom brzinom. S vremenom ćete vjerovatno otkriti da je potrebno povećati postavku snage ili smanjiti brzinu rezanja. To je obično zbog toga što se laserska optika zaprlja ili izgubi fokus. Kako se to dogodi, kvaliteta reza će se pogoršati. Redovno održavanje koje obavlja kvalifikovani tehničar je neophodno za održavanje efikasnosti i kvaliteta rezanja.

Iako su laseri nesumnjivo{0}}snažni i sofisticirani alati, oni nisu nužno opasniji od bilo koje druge opreme za radnju, pod uvjetom da su pravilno instalirani i korišćeni. Obično su standardne zaštitne naočare dovoljne za zaštitu očiju. Međutim, ključno je napomenuti da nisu sve standardne zaštitne naočare neprozirne za valnu dužinu svjetlosti od 10,6 mikrona (što znači optičku gustoću od 5 na 10.600 nanometara), što je uobičajeno za ove lasere.

Prema ANSI standardu Z136.1, zaštitne naočare moraju biti jasno označene i talasnom dužinom i zaštitnim faktorom optičke gustine.

Štaviše, izduvni sistem je apsolutno neophodan za uklanjanje potencijalno štetnih para koje nastaju tokom rezanja. Ovisno o specifičnom materijalu koji se obrađuje, možda će biti potrebno filtrirati ove pare prije nego što se ispuste u vanjsko okruženje. Kao što je slučaj sa svakom opremom, potrebno je poznavanje operativnih i sigurnosnih procedura prije korištenja sistema za lasersko sečenje.

Emissions

Bilo je niza naučnih istraživanja koje su sproveli različiti istraživači pokušavajući da odrede tačnu količinu i vrstu emisija koje su rezultat laserskog rezanja akrila. Uprkos svim ovim naporima, ostaje nemoguće sa potpunom sigurnošću predvidjeti tačne nusproizvode-i njihove koncentracije u emisionim plinovima.

Ove emisije zavise od niza faktora, uključujući parametre lasera, parametre obrade, korišćene pokrivne gasove, metodu izduvavanja i tačan hemijski sastav akrilnog polimera. Osim toga, većina ovih studija ne uzima u obzir efekte zaštitnog papira ili polietilenske maske, niti uzima u obzir mogući utjecaj bilo kojeg premaza.

Kada se akril reže laserom, većina raspadnutog materijala se ponovo pretvara u njegove sastavne monomere. u većini akrilnih ploča, ovi monomeri se sastoje od preko 90% metilmetakrilata, a ostatak je metakrilat. Takođe je uobičajeno da mnogi dobavljači koriste etilakrilat u svojim akrilnim formulacijama.

(Treba napomenuti da je etilakrilat uključen u Nacionalni program toksičnosti u njegovu listu supstanci za koje se može očekivati da su kancerogene. Slično, Međunarodna agencija za istraživanje raka navodi etil akrilat kao vjerovatno kancerogen.)

Tokom nezavisnog naučnog istraživanja koje su proveli Heferkamp, Goede, Engel i Wittbecker, otkrili su da je među plastikom koju su testirali, akril zapravo rezultirao najnižom generacijom aerosola (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

Drugi istraživači, posebno Troughton, Sims, Ellwood i Taylor, otkrili su da pored metilmetakrilatnog monomera, postoje male količine toluena, metil-2-metil-3 pentenoata, ksilena, trimetil benzena i alkana. Zanimljivo je da nisu pronašli PAH (policiklične aromatične ugljovodonike), što je bilo u suprotnosti sa ranijim nalazima Bala, Kulika i Tana.

Preporučuje se instaliranje adekvatne opreme za ventilaciju kako bi se osiguralo da izloženost zaposlenih ostane ispod propisanih nivoa. Nadalje, treba uzeti u obzir ekološke propise ako ispuštate plinove napolju. Proizvođači opreme za lasersko sečenje obično su u mogućnosti da daju uputstva o tome kako pravilno sakupljati i rukovati laserskim emisijama.