Kaj je laserska obdelava akrilne plošče

Kar zadeva rezanje akrilnih plošč, laserji CO2 na splošno veljajo za zmogljivo in stroškovno-učinkovito rešitev, če se uporabljajo za ustrezne namene. Za opravila, ki vključujejo majhne, zapletene dele, ki zahtevajo čiste, ostre notranje vogale, ali za dele skoraj vseh velikosti, ki zahtevajo rezalne tolerance, manjše od 0,005 palca na čevelj, je laser pogosto najboljše orodje za delo. Eden od glavnih razlogov za to je, da lasersko rezanje povzroči zelo ozek zarez, običajno med 0,010 in 0,020 palca. Poleg tega ponuja izjemno prilagodljivost glede oblike in velikosti, in kar je morda najpomembneje, pušča poliran rob,-brez prahu. Zaradi teh dejavnikov je najboljša izbira za številne-kakovostne aplikacije.

Equipment Overview

CO2 laserji v bistvu delujejo tako, da oddajajo vzporedni žarek svetlobe. Ta svetloba ima specifično valovno dolžino 10,6 mikronov. Omeniti velja, da to posebno valovno dolžino zelo dobro absorbirajo nekovinski materiali. Ko se ta svetlobni žarek ali energija usmeri skozi lečo na zelo majhno točko, v bistvu izhlapi material, ki leži na njegovi poti.

Kar zadeva konfiguracijo stroja, lahko fokusirani laserski žarek ostane nepremični nad pozicionirno mizo X-Y. Druga možnost je, da ga lahko postavite na nepremično površino z uporabo konfiguracije, ki je v industriji znana kot "leteča glava". Če preprosto razložimo nastavitev leteče glave: sam laserski žarek se premika nad obdelovancem vzdolž ene ali dveh osi skozi sistem ogledal in mehanskega pozicionirnega orodja. Krmilniki, osebni računalniki in programska oprema, ki se uporabljajo za upravljanje pozicioniranja laserja in dela, so pravzaprav zelo podobni strojni in programski opremi, ki jo najdemo v drugi CNC obdelovalni opremi. Zato načrtovanje in upravljanje laserskega rezalnika res ni nič težje kot delo s katerim koli drugim standardnim CNC strojem.

Ko se pripravljate na rezanje akrila z laserjem, morate biti pozorni na tri osnovne spremenljivke. Vsak od teh bo vplival tako na kakovost reza kot na posledično raven napetosti v materialu. Te spremenljivke so:

Moč laserja.
Hitrost podajanja.
Utrip.

Vse te nastavitve je mogoče prilagoditi različnim vrstam materialov, različnim debelinam in želenemu zaključku roba. Za rezanje akrilne plošče se lahko uporabi laserska enota, majhna kot 40 vatov, za debeline do približno ¼ palca. Vendar, če želite doseči dobro kakovost robov z manjšim laserjem, kot je ta, morate v bistvu upočasniti hitrost podajanja na približno 20 palcev na minuto.

Po drugi strani pa je za debelejše plošče ali če potrebujete hitrejše podajanje, potreben večji laserski sistem. 180-vatni laser, na primer, bo na splošno zagotavljal hitro in ekonomično rezanje za večino debelin akrilne plošče, medtem ko bo deloval le s približno 75 % moči. Stroji s še višjo močjo, v razponu od 500 do 1000 vatov, omogočajo veliko višje hitrosti podajanja in dovoljujejo tudi uporabo več rezalnih glav hkrati.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

Na splošno velja, da povečanje moči laserja pri določeni hitrosti pomika povzroči bolj sijajni zaključek. Slaba stran pa je, da se s tem poveča tudi raven obremenitve na robu pločevine. Nasprotno pa bo uporaba hitrejšega podajanja v kombinaciji s hitrejšim utripom običajno ustvarila rob z nižjo obremenitvijo, čeprav bo površina manj sijoča.

Kar zadeva hitrost utripa (ki se meri v impulzih na sekundo ali pps), je to preprosto hitrost, s katero laser "sproži". Pomembno je razumeti, da je laserski žarek dejansko serija majhnih izbruhov ali impulzov, ne pa en neprekinjen tok. Utrip lahko nadzirate na dva glavna načina: sorazmerno s časom ali sorazmerno s prevoženo razdaljo.

Medtem ko je metoda, s katero je hitrost utripa sorazmerna s časom, pogostejša in jo je lažje programirati na začetku, ta metoda pogosto povzroči ožgane notranje vogale. Razlog za to je, da krmilnik X-Y seveda potrebuje več časa za navigacijo v ovinku kot za vožnjo po ravni črti. Posledično vogali-zlasti notranji-posrkajo preveč energije, zaradi česar se stopijo in postanejo preveč-obremenjeni. To je kritična točka, ki jo je treba upoštevati pri rezanju-občutljivih materialov, kot sta akril in polikarbonat. Notranji koti so običajno šibka območja, ki prenašajo velike obremenitve. Zato je treba storiti vse, kar je mogoče, da zmanjšamo napetost ali zareze na teh območjih.

S sorazmernostjo srčnega utripa s prevoženo razdaljo se velik del te težave odpravi. Ker krmilnik samodejno upočasni hitrost podajanja na vogalih, se upočasni tudi hitrost pulza. To zagotavlja, da količina oddane energije na kateri koli točki vzdolž reza ostane konstantna.

Ni pomembno, kako sofisticiran je vaš krmilnik ali kako hiter je vaš pomik; robna napetost je nekaj, kar bo vedno treba upoštevati pri določenih aplikacijah. Kadarkoli se akrilna ali polikarbonatna plošča segreje, obstaja možnost toplotnega stresa. Ta problem je najbolj pomemben, ko se segreje le del pločevine, kar se zgodi pri laserskem rezanju.

Meja med ne-ogrevanim telesom plošče in hitro segretim, hitro ohlajenim robom je zelo dovzetna za razpoke. Ta močno obremenjena območja lahko segajo približno 0,010 do 0,050 palcev v ploščo, odvisno od debeline. Ta območja so zelo nagnjena k razpokam, če pridejo v stik z nezdružljivimi topili ali so izpostavljena velikim mehanskim obremenitvam, kot je upogibanje.

To težavo z napetostjo robov lahko zmanjšate tako, da prilagodite hitrost pomika, hitrost pulza in moč. Uporaba manjše moči in počasnejše hitrosti pulza v kombinaciji z razmeroma hitrim podajanjem zmanjša skupno količino energije ali toplote, ki jo absorbira plošča. To pa zmanjša tako velikost napetosti kot razdaljo, ki jo napetost širi v pločevino. Vendar se je treba sprijazniti, da bodo ti pogoji povzročili manj sijajni zaključek robov. v nekaterih posebnih primerih je dejansko praktično obremenjena področja v celoti postrgati ali strojno odstraniti.

Večina-zmogljivih laserskih sistemov je opremljena z vakuumsko držalno-mizo in plinskim pomožnim tokom. Na končno kakovost reza lahko vpliva več dejavnikov: vrsta uporabljenega plina, hitrost pretoka tega plina in učinkovitost vakuumske mize pri odvajanju hlapov. Dober pretok plina po rezu v kombinaciji z učinkovitim vakuumom pomaga odstraniti hlape, ki bi sicer lahko poškodovali obdelovanec, povzročili manjše vžige-in zoglenitev ali za seboj pustili neželene ostanke.

Laser Cuttable Masking

Učinkovitost maskiranja je še ena pomembna točka pri izbiri akrilne plošče za vašo posebno uporabo. Če se maska ne drži pravilno, se lahko deli med postopkom izdelave poškodujejo ali opraskajo, kar lahko negativno vpliva na učinkovitost samega postopka. Nasprotno, če je masko pretežko odstraniti, to povzroči dodatno delo in višje stroške. Izbira prave maske za postopek izdelave je ključna za zmanjšanje teh težav.

Tradicionalno je bila maska papirja standardna izbira za lasersko rezanje. Prednost pri tem je, da se ne bo spojil z akrilom na robovih reza. Njegov močan in dosleden oprijem preprečuje, da bi se maska dvignila med rokovanjem in rezanjem, kar ščiti akrilno površino pred vročimi, jedkimi plini, ki jih ustvarja laser. Vendar pa je maska iz polietilena, ki jo je mogoče lasersko rezati, zdaj na voljo tudi na akrilni plošči.

Za scenarije, ki zahtevajo največjo učinkovitost in učinek, je mogoče uporabiti posebej oblikovano masko iz lahkega-lepilnega polietilena. To vrsto maske je zelo enostavno odstraniti s končnega dela, vendar še vedno nudi dovolj oprijema, da prenese običajno rokovanje. Čeprav je redko večja težava, se lahko ta vrsta maske dvigne na območjih, kjer laser predolgo miruje, zaradi njegove lažje lepilne formule. To se običajno zgodi na začetku reza ali med rezi z zelo majhnim radijem. To dvigovanje lahko preprosto preprečite tako, da na začetku reza uporabite "lead{5}}in" in zmanjšate hitrost pulza ali moč pri krmarjenju v ostrih ovinkih.

Če potrebujete nedotaknjen, poliran rob, je na voljo posebej oblikovana maska iz ne-lepilnega polietilena. Ker vse maske na osnovi lepila pustijo vsaj nekaj ostankov na odrezanem robu, lahko nekoliko zmanjšajo poliran videz. Zato je za aplikacije, ki zahtevajo najvišjo kakovost videza, priporočljiva nelepilna maska za "lasersko rezanje". Čeprav je to masko morda nekoliko težje odstraniti kot vrsto lepila, zagotavlja nekoliko bolj kakovosten rob in je bolj odporen na dviganje robov. Če pride do dviga, lahko storite podobne korake, kot so opisani zgoraj.

Druga točka, ki jo je treba upoštevati pri maskiranju, so gube. Da bi ohranili prvotno optiko plošče, mora biti maska-zlasti na zgornji površini-brez gub. Če maska ni v neposrednem stiku s ploščo na mestu rezanja, se lahko med masko in ploščo ujamejo vroči plini, ki bodo jedkali površino. Jedkanje je običajno manjši problem na dnu lista, ker večina miz X-Y uporablja vakuumski zadrževalni-sistem, ki učinkovito potegne vroče pline stran, preden lahko povzročijo škodo.

Tako kot vsak kos sofisticiranega stroja potrebujejo tudi laserski rezalniki redno vzdrževanje, da se zagotovi optimalna učinkovitost. Dobra praksa je, da vodite evidenco o nastavitvah moči, potrebnih za rezanje določene debeline materiala pri določeni hitrosti. Čez čas boste verjetno ugotovili, da je treba povečati nastavitev moči ali zmanjšati hitrost rezanja. Običajno je to posledica umazanije laserske optike ali izgube fokusa. Ko se to zgodi, se kakovost reza poslabša. Redno vzdrževanje, ki ga izvaja usposobljen tehnik, je bistveno za ohranjanje učinkovitosti in kakovosti rezanja.

Čeprav so laserji nedvomno visokozmogljivo-in sofisticirano orodje, niso nujno nevarnejši od katere koli druge opreme za trgovine, če so pravilno nameščeni in upravljani. Običajno za zaščito oči zadostujejo standardna zaščitna očala. Vendar pa je ključnega pomena vedeti, da niso vsa standardna zaščitna očala neprozorna za svetlobno valovno dolžino 10,6 mikrona (kar pomeni optično gostoto 5 pri 10.600 nanometrih), kar je običajno za te laserje.

V skladu s standardom ANSI Z136.1 morajo biti zaščitna očala jasno označena z zaščitnim faktorjem valovne dolžine in optične gostote.

Poleg tega je izpušni sistem nujno potreben za odstranjevanje potencialno škodljivih hlapov, ki nastajajo med rezanjem. Odvisno od specifičnega materiala, ki se obdeluje, bo morda celo potrebno te hlape filtrirati, preden jih izpustimo v zunanje okolje. Kot velja za vsako opremo, je pred uporabo sistema za lasersko rezanje obvezno ustrezno poznavanje delovnih in varnostnih postopkov.

Emissions

Različni raziskovalci so izvedli številne znanstvene raziskave, da bi ugotovili natančno količino in vrsto emisij, ki so posledica laserskega rezanja akrila. Kljub vsem tem prizadevanjem je še vedno nemogoče s popolno gotovostjo napovedati točne stranske-produkte in njihove koncentracije v emisijskih plinih.

Te emisije so odvisne od različnih dejavnikov, vključno z laserskimi parametri, parametri obdelave, uporabljenimi pokrivnimi plini, metodo izpušnih plinov in natančno kemično sestavo akrilnega polimera. Poleg tega večina teh študij ne upošteva učinkov maskiranja z zaščitnim papirjem ali polietilenom niti ne upošteva možnega vpliva kakršnih koli premazov.

Ko akril režemo z laserjem, se večina razkrojenega materiala pretvori nazaj v njegove sestavne monomere. v večini akrilnih plošč so ti monomeri sestavljeni iz več kot 90 % metilmetakrilata, preostanek pa je metakrilat. Prav tako je običajno, da mnogi dobavitelji uporabljajo etilakrilat v svojih akrilnih formulacijah.

(Treba je opozoriti, da je Nacionalni program za strupenost vključil etilakrilat na svoj seznam snovi, za katere se lahko pričakuje, da so rakotvorne. Podobno Mednarodna agencija za raziskave raka navaja etil akrilat kot verjetno rakotvorno snov.)

Med neodvisno znanstveno raziskavo, ki so jo izvedli Heferkamp, Goede, Engel in Wittbecker, so ugotovili, da je med plastiko, ki so jo testirali, akril dejansko povzročil najnižjo tvorbo aerosolov (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

Drugi raziskovalci, natančneje Troughton, Sims, Ellwood in Taylor, so ugotovili, da poleg metilmetakrilatnega monomera obstajajo majhne količine toluena, metil-2-metil-3 pentenoata, ksilena, trimetil benzena in alkanov. Zanimivo je, da niso našli nobenih PAH (policikličnih aromatskih ogljikovodikov), kar je bilo v nasprotju s prejšnjimi ugotovitvami Balla, Kulika in Tana.

Priporočljivo je namestiti ustrezno prezračevalno opremo, da zagotovite, da izpostavljenost zaposlenih ostane pod reguliranimi ravnmi. Poleg tega je treba upoštevati okoljske predpise, če izpušne pline izpuščate zunaj. Proizvajalci opreme za lasersko rezanje lahko običajno zagotovijo navodila za pravilno zbiranje in ravnanje z laserskimi emisijami.