Mis on akrüüllehtede lasertöötlus

Akrüüllehe lõikamisel peetakse CO2-lasereid üldiselt võimsaks ja kulutõhusaks-lahenduseks, eeldusel, et neid kasutatakse sobivates rakendustes. Tööde jaoks, mis hõlmavad väikeseid ja keerulisi osi, mis nõuavad puhtaid ja teravaid sisenurki, või praktiliselt igas suuruses osade jaoks, mis nõuavad suuremat lõiketolerantsust kui 0,005 tolli jala kohta, on laser sageli selle töö jaoks parim tööriist. Selle üheks peamiseks põhjuseks on see, et laserlõikamisel tekib väga kitsas lõhe, tavaliselt 0,010–0,020 tolli. Lisaks pakub see tohutut paindlikkust kuju ja suuruse osas ning mis võib-olla kõige tähtsam, jätab poleeritud, tolmu{8}}vaba serva. Nende tegurite tõttu on see paljude{10}}kvaliteetsete rakenduste jaoks parim valik.

Equipment Overview

Põhimõtteliselt töötavad CO2 laserid kiirgades paralleelset valgusvihku. Selle valguse spetsiifiline lainepikkus on 10,6 mikronit. Väärib märkimist, et mitte-metallist materjalid neelavad seda konkreetset lainepikkust väga hästi. Kui see valgus- või energiakiir fokusseeritakse läbi läätse väga pisikesse punkti, aurustab see sisuliselt selle teele jääva materjali.

Masina konfiguratsiooni osas saab fokuseeritud laserkiirt hoida paigal X-Y positsioneerimislaua kohal. Teise võimalusena saab selle paigutada statsionaarsele pinnale, kasutades seda, mida tööstuses tuntakse "lendava pea" konfiguratsioonina. Lendava pea seadistamise lihtsaks selgitamiseks: laserkiir ise liigub peeglite ja mehaanilise positsioneerimisseadme kaudu töödeldava detaili kohal piki ühte või kahte telge. Nii laseri kui ka töö positsioneerimise haldamiseks kasutatavad kontrollerid, arvutid ja tarkvara on tegelikult väga sarnased teistes CNC-töötlusseadmetes leiduva riist- ja tarkvaraga. Järelikult pole laserlõikuri projekteerimine ja kasutamine tegelikult keerulisem kui töötamine mõne muu standardse CNC-masinaga.

Kui seadistate akrüüli laseriga lõikama, peate arvestama kolme peamise muutujaga. Kõik need mõjutavad nii lõike kvaliteeti kui ka sellest tulenevat materjali pingetaset. Need muutujad on:

Laseri võimsus.
Toitekiirus.
Pulsisagedus.

Kõiki neid seadistusi saab reguleerida vastavalt erinevatele materjalidele, erinevale paksusele ja soovitud serva viimistlusele. Akrüüllehe lõikamiseks saab kasutada kuni 40 vatti laserseadet, mille paksus on kuni ¼ tolli. Kui soovite aga sellise väiksema laseriga saavutada head servakvaliteeti, peate põhimõtteliselt aeglustama etteandekiirust umbes 20 tollini minutis.

Teisest küljest on paksemate lehtede jaoks või kui vajate suuremat etteandekiirust, on vaja suuremat lasersüsteemi. Näiteks 180-vatine laser võimaldab üldiselt kiiret ja ökonoomset lõikamist enamiku paksuste akrüüllehtede puhul, töötades vaid umbes 75% võimsusega. Veelgi suurema võimsusega masinad vahemikus 500 kuni 1000 vatti võimaldavad palju suuremat etteandekiirust ja võimaldavad kasutada ka mitut lõikepead samaaegselt.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

Üldiselt on täheldatud, et laseri võimsuse suurendamine kindla etteandekiirusega annab tulemuseks läikivama viimistluse. Negatiivne külg on aga see, et see suurendab ka pinget lehe servas. Vastupidi, kiirema etteandekiiruse kasutamine koos kiirema pulsisagedusega tekitab tavaliselt väiksema pingega serva, kuigi pind on vähem läikiv.

Mis puudutab pulsisagedust (mida mõõdetakse impulssides sekundis või pps), siis see on lihtsalt laseri "tulistamise" kiirus. Oluline on mõista, et laserkiir on tegelikult pigem väikeste purunemiste või impulsside jada, mitte üks pidev voog. Pulsisagedust saate juhtida kahel peamisel viisil: proportsionaalselt ajaga või proportsionaalselt läbitud vahemaaga.

Kui pulsisageduse ajaga proportsionaalseks muutmise meetod on tavalisem ja seda on alguses lihtsam programmeerida, põhjustab see meetod sageli sisenurkade põlemist. Selle põhjuseks on asjaolu, et X-Y-kontrolleril kulub kurvis navigeerimiseks loomulikult kauem aega kui sirgjoonel liikumiseks. Selle tulemusel kipuvad nurgad-eriti sisemised-neelama liiga palju energiat, mistõttu need sulavad ja muutuvad üle-pingeks. See on kriitiline punkt, mida tuleb arvesse võtta sälk{7}}tundlike materjalide, nagu akrüül ja polükarbonaat, lõikamisel. Sisenurgad on tavaliselt nõrgad alad, mis kannavad suurt koormust. Seetõttu tuleks teha kõik võimalik, et nendes tsoonides stressi või sälkusid minimeerida.

Pulsisageduse proportsionaalne muutmine läbitud vahemaaga kõrvaldab suure osa sellest probleemist. Kuna kontroller aeglustab automaatselt ettenihke kiirust nurkades, aeglustub ka pulsisagedus. See tagab, et lõike mis tahes punktis eralduv energia hulk jääb muutumatuks.

Pole tähtis, kui keerukas on teie kontroller või kui kiire etteandekiirus on; serva pinge on midagi, mida tuleb teatud rakendustes alati arvesse võtta. Kui akrüül- või polükarbonaadilehte kuumutatakse, tekib kuumastress. See probleem on kõige olulisem, kui kuumutatakse ainult osa lehest, mis täpselt juhtub laserlõikamise ajal.

Lehe -kuumutamata korpuse ja kiiresti kuumutatud, kiiresti jahutatud serva vaheline liides on väga vastuvõtlik lõhenemisele. Need tugevalt pingestatud alad võivad ulatuda sõltuvalt paksusest lehe sisse ligikaudu 0,010 kuni 0,050 tolli. Need alad on väga altid mõranemisele, kui need puutuvad kokku kokkusobimatute lahustitega või on allutatud suurele mehaanilisele pingele, näiteks paindumisele.

Saate seda serva pingeprobleemi minimeerida, reguleerides etteandekiirust, pulsisagedust ja võimsust. Väiksema võimsuse ja aeglasema pulsisageduse kasutamine koos suhteliselt kiire etteandekiirusega vähendab lehe poolt neeldunud energia või soojuse koguhulka. See omakorda vähendab nii pinge suurust kui ka kaugust, mille kaudu pinge levib lehele. Siiski tuleb leppida sellega, et nende tingimuste tulemuseks on vähem läikiv servaviimistlus. mõnel konkreetsel juhul võib tegelikult olla otstarbekas pingestatud alad täielikult ära kraapida või töödelda.

Enamik suure{0}}võimsusega lasersüsteeme on varustatud vaakumi hoidmise-laua ja gaasi abivooluga. Lõike lõppkvaliteeti võivad mõjutada mitmed tegurid: kasutatud gaasi tüüp, selle gaasi voolukiirus ja vaakumtabeli tõhusus aurude väljalaskmisel. Hea gaasivool lõikekohal koos tõhusa vaakumiga aitab eemaldada aurud, mis võivad muidu töödeldavat detaili kahjustada, põhjustada väikeseid põletusi-ja söestumist või jätta endast maha soovimatud jäägid.

Laser Cuttable Masking

Akrüüllehe valimisel teie konkreetse rakenduse jaoks on maski jõudlus veel üks oluline kaalutlus. Kui mask ei kleepu korralikult, võivad osad tootmisprotsessi käigus kahjustuda või kriimustada ning protsessi enda tõhusus võib negatiivselt mõjutada. Ja vastupidi, kui maski on liiga raske eemaldada, toob see kaasa lisatööjõu ja suuremad kulud. Valmistamisprotsessi jaoks õige maskeeringu valimine on nende probleemide minimeerimiseks võtmetähtsusega.

Traditsiooniliselt on paberimaskimine olnud laserlõikamise standardvalik. Siin on eeliseks see, et see ei sulandu lõike servades akrüüliga. Selle tugev ja ühtlane adhesioon ei lase maskil käsitsemise ja lõikamise ajal kerkida, mis kaitseb akrüülpinda laseri tekitatud kuumade söövitavate gaaside eest. Laser-lõigatav polüetüleenmask on aga nüüd saadaval ka akrüüllehel.

Maksimaalset tõhusust ja väljundit nõudvate stsenaariumide puhul saab kasutada spetsiaalselt valmistatud kerget{0}}liimivat polüetüleenmaski. Seda tüüpi maskeeringut on valmis detaililt väga lihtne eemaldada, kuid see tagab siiski piisava nakkuvuse, et taluda tavalist käsitsemist. Kuigi see on harva oluline probleem, võib seda tüüpi maskeerimine kergema liimivalemi tõttu tõusta piirkondades, kus laser liiga kaua tühikäigul töötab. See juhtub tavaliselt lõike alguses või väga kitsa raadiusega lõigete ajal. Seda tõstmist saate hõlpsalt vältida, kui kasutate lõike alguses "sissejuhet"{5}} ja vähendate pulsisagedust või võimsust kitsastes kurvides navigeerimisel.

Kui vajate põlist poleeritud serva, on saadaval spetsiaalselt valmistatud mitte{0}}kleepuv polüetüleenmask. Kuna kõik liimi{2}}põhised maskeeringud jätavad lõikeservale vähemalt veidi jääke, võivad need poleeritud välimust pisut halvendada. Seetõttu on kõrgeima kvaliteediga välimust nõudvate rakenduste puhul soovitatav kasutada mittekleepuvat "laserlõikatavat" maski. Kuigi seda maski võib olla pisut raskem eemaldada kui kleepuvat tüüpi, annab see veidi kvaliteetsema serva ja on serva tõstmise suhtes vastupidavam. Kui tõstmine toimub, võite teha ülalkirjeldatutele sarnaseid samme.

Teine punkt, mida maskeerimisel arvestada, on kortsud. Lehe algse optika säilitamiseks peab mask -eriti pealmisel pinnal- olema kortsudeta. Kui mask ei puutu lõikepunktis lehega otse kokku, võivad maski ja lehe vahele jääda kuumad gaasid, mis söövitavad pinna. Söövitamine on lehe allosas tavaliselt väiksem probleem, kuna enamik X{5}}Y tabeleid kasutab vaakum-hoidmissüsteemi, mis tõmbab kuumad gaasid tõhusalt eemale, enne kui need kahjustada saavad.

Nagu kõik keerukad masinad, vajavad laserlõikurid optimaalse jõudluse tagamiseks regulaarset hooldust. Hea tava on pidada arvestust võimsuse seadistuste kohta, mis on vajalikud konkreetse paksuse materjali teatud kiirusel lõikamiseks. Aja jooksul avastate tõenäoliselt, et võimsust tuleb suurendada või lõikekiirust vähendada. Selle põhjuseks on tavaliselt laseroptika määrdumine või fookusest väljaminek. Kui see juhtub, halveneb lõike kvaliteet. Kvalifitseeritud tehniku regulaarne hooldus on lõiketõhususe ja -kvaliteedi säilitamiseks hädavajalik.

Kuigi laserid on kahtlemata suure{0}võimsusega ja keerukad tööriistad, ei ole nad tingimata ohtlikumad kui mis tahes muu kaupluse varustus, eeldusel, et need on õigesti paigaldatud ja kasutatud. Tavaliselt piisab silmade kaitsmiseks tavalistest kaitseprillidest. Siiski on oluline märkida, et mitte kõik standardsed kaitseklaasid ei ole läbipaistmatud 10,6-mikronilise valguse lainepikkusega (mis tähendab optilist tihedust 5 10 600 nanomeetri juures), mis on nende laserite puhul tavaline.

Vastavalt ANSI standardile Z136.1 peavad kaitseprillid olema selgelt märgistatud nii lainepikkuse kui ka optilise tiheduse kaitseteguriga.

Lisaks on lõikamise käigus tekkivate potentsiaalselt kahjulike aurude eemaldamiseks hädavajalik väljalaskesüsteem. Olenevalt konkreetsest töödeldavast materjalist võib osutuda vajalikuks need aurud enne väliskeskkonda väljutamist isegi filtreerida. Nagu kõigi seadmete puhul, on enne laserlõikussüsteemi kasutamist kohustuslik töö- ja ohutusprotseduuride tundmine.

Emissions

Erinevad teadlased on läbi viinud mitmeid teaduslikke uuringuid, püüdes kindlaks teha akrüüli laserlõikamisel tekkivate heitmete täpset kogust ja tüüpi. Kõigist nendest jõupingutustest hoolimata on endiselt võimatu täpselt ennustada-kõrvalsaadusi ja nende kontsentratsiooni heitgaasides.

Need heitmed sõltuvad paljudest teguritest, sealhulgas laseri parameetritest, töötlemisparameetritest, kasutatavatest kattegaasidest, heitgaasimeetodist ja akrüülpolümeeri täpsest keemilisest koostisest. Lisaks ei võeta enamikus nendes uuringutes arvesse kaitsepaberi või polüetüleenmaski mõju ega ka katte võimalikku mõju.

Kui akrüül lõigatakse laseriga, muundatakse suurem osa lagunenud materjalist tagasi selle koostisosadeks monomeerideks. enamikus akrüüllehtedes koosnevad need monomeerid üle 90% metüülmetakrülaadist, ülejäänud osa on metakrülaat. Samuti on tavaline, et paljud tarnijad kasutavad oma akrüülpreparaatides etüülakrülaati.

(Tuleb märkida, et etüülakrülaat on riikliku toksilisuse programmi poolt kantud nende ainete loetellu, mis võivad olla kantserogeensed. Samamoodi loetleb Rahvusvaheline Vähiuuringute Agentuur etüülakrülaadi tõenäolise kantserogeenina.)

Sõltumatute teadusuuringute käigus, mille viisid läbi Heferkamp, Goede, Engel ja Wittbecker, leidsid nad, et nende testitud plastide hulgas oli akrüülil tegelikult madalaim aerosoolide teke (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

Teised teadlased, täpsemalt Troughton, Sims, Ellwood ja Taylor, leidsid, et lisaks metüülmetakrülaatmonomeerile leidus väikeses koguses tolueeni, metüül-2-metüül-3-pentenoaati, ksüleeni, trimetüülbenseeni ja alkaane. Huvitaval kombel ei leidnud nad PAH-e (polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke), mis oli vastuolus Balli, Kuliku ja Tani varasemate leidudega.

Soovitatav on paigaldada piisavad ventilatsiooniseadmed tagamaks, et töötajate kokkupuude jääks alla reguleeritud taseme. Lisaks tuleks arvestada keskkonnaeeskirjadega, kui väljutate gaase väljas. Laserlõikeseadmete tootjad suudavad tavaliselt anda juhiseid laserkiirguse õigeks kogumiseks ja käsitlemiseks.