מהו עיבוד לייזר של יריעות אקריליק

כשמדובר בחיתוך יריעות אקריליות, לייזרים CO2 נחשבים בדרך כלל לפתרון חזק וחסכוני, בתנאי שהם משמשים ליישומים המתאימים. עבור משימות הכוללות חלקים קטנים ומורכבים הדורשים פינות פנימיות נקיות וחדות, או עבור חלקים כמעט בכל גודל הדורשים סובלנות חיתוך הדוקה יותר מ-0.005 אינץ' למטר, הלייזר הוא לרוב הכלי הטוב ביותר לעבודה. אחת הסיבות העיקריות לכך היא שחיתוך לייזר מייצר גרף צר מאוד, בדרך כלל בין 0.010 ל-0.020 אינץ'. יתר על כן, הוא מציע גמישות עצומה לגבי צורה וגודל, ואולי הכי חשוב, הוא משאיר קצה מלוטש, ללא אבק-. בגלל גורמים אלה, זוהי הבחירה המובילה עבור יישומים רבים{10} באיכות גבוהה.

Equipment Overview

ביסודו של דבר, לייזרים CO2 פועלים על ידי פליטת אלומת אור מקבילה. לאור זה יש אורך גל ספציפי של 10.6 מיקרון. ראוי לציין שאורך הגל המסוים הזה נספג היטב בחומרים שאינם-מתכתיים. כאשר אלומת האור הזו, או האנרגיה, ממוקדת דרך עדשה עד לנקודה זעירה מאוד, היא בעצם מאדה את החומר שנמצא בדרכה.

מבחינת תצורת המכונה, ניתן לשמור על קרן הלייזר הממוקדת נייחת מעל שולחן מיקום X-Y. לחלופין, ניתן למקם אותו מעל משטח נייח באמצעות מה שמכונה בתעשייה תצורת "ראש מעופף". כדי להסביר את הגדרת הראש המעופף בפשטות: קרן הלייזר עצמה נעה על חומר העבודה לאורך ציר אחד או שניים דרך מערכת של מראות וציוד מיקום מכני. הבקרים, המחשבים והתוכנה המשמשים לניהול המיקום של הלייזר והעבודה דומים למעשה מאוד לחומרה ולתוכנה שנמצאים בציוד עיבוד CNC אחר. כתוצאה מכך, תכנון ותפעול חותך לייזר הוא באמת לא קשה יותר מאשר עבודה עם כל מכונת CNC סטנדרטית אחרת.

כאשר אתה מתכוון לחתוך אקריליק בלייזר, ישנם שלושה משתנים עיקריים שאתה צריך להיות מודאג מהם. כל אחד מאלה ישפיע הן על איכות החיתוך והן על רמות הלחץ הנובעות מכך בחומר. משתנים אלו הם:

כוחו של הלייזר.
קצב ההזנה.
קצב הדופק.

כל ההגדרות הללו ניתנות להתאמה כדי להתאים לסוגי חומרים שונים, בעוביים שונים ובגימור הרצוי של הקצה. לחיתוך יריעות אקריליות, ניתן להשתמש ביחידת לייזר קטנה עד 40 וואט לעוביים של עד כ-¼ אינץ'. עם זאת, אם אתה רוצה להשיג איכות קצה טובה עם לייזר קטן יותר כמו זה, אתה בעצם צריך להאט את קצב ההזנה לכ-20 אינץ' לדקה.

מצד שני, עבור יריעות עבות יותר או אם אתה צריך קצב הזנה מהיר יותר, נדרשת מערכת לייזר גדולה יותר. לייזר של 180 וואט, למשל, יספק בדרך כלל חיתוך מהיר וחסכוני עבור רוב עובי היריעות האקריליות תוך שהוא פועל בהספק של כ-75% בלבד. מכונות בעלות הספק גבוה עוד יותר, בטווח של 500 עד 1000 וואט, מאפשרות קצב הזנה גבוה בהרבה וגם מאפשרות שימוש במספר ראשי חיתוך בו זמנית.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

באופן כללי ניתן לראות כי הגדלת עוצמת הלייזר בקצב הזנה ספציפי תגרום לגימור מבריק יותר. עם זאת, החיסרון הוא שזה גם מגביר את רמת הלחץ בקצה הסדין. לעומת זאת, שימוש בקצב הזנה מהיר יותר בשילוב עם קצב דופק מהיר יותר ייצור בדרך כלל קצה עם מתח נמוך יותר, אם כי המשטח יהיה פחות מבריק.

לגבי קצב הדופק (שנמדד בפולסים לשנייה, או pps), זה פשוט הקצב שבו הלייזר "יורה". חשוב להבין שקרן הלייזר היא למעשה סדרה של התפרצויות קטנות, או פולסים, ולא זרם אחד מתמשך. ניתן לשלוט בקצב הדופק בשתי דרכים עיקריות: פרופורציונלית לזמן, או פרופורציונלית למרחק שעבר.

בעוד שהשיטה להפיכת קצב הדופק לפרופורציונלי לזמן היא נפוצה יותר וקלה יותר לתכנות בהתחלה, שיטה זו מובילה לרוב לפינות פנימיות שרופות. הסיבה לכך היא שלבקר X-Y לוקח כמובן יותר זמן לנווט בפינה מאשר לעבור קו ישר. כתוצאה מכך, הפינות-במיוחד אלו הפנימיות-נוטות לספוג יותר מדי אנרגיה, מה שגורם להן להימס ולהיות-ללחץ יתר על המידה. זוהי נקודה קריטית שיש לקחת בחשבון בעת חיתוך-חומרים רגישים כמו אקריליק ופוליקרבונט. פינות פנימיות הן בדרך כלל אזורים חלשים הנושאים עומסים גבוהים. לכן, יש לעשות כל מה שאפשר כדי למזער מתח או חריצים באזורים אלה.

הפיכת קצב הדופק לפרופורציונלי למרחק שנסע מבטלת חלק גדול מהנושא הזה. מכיוון שהבקר מאט אוטומטית את קצב ההזנה בפינות, גם קצב הדופק מאט. זה מבטיח שכמות האנרגיה הנפלטת בכל נקודה נתונה לאורך החתך תישאר קבועה.

זה לא משנה כמה מתוחכם הבקר שלך או כמה מהיר קצב ההזנה שלך; מתח קצה הוא משהו שתמיד צריך לקחת בחשבון ביישומים מסוימים. בכל פעם שיריעת אקריליק או פוליקרבונט מחוממת, קיים פוטנציאל ללחץ חום. בעיה זו משמעותית ביותר כאשר רק חלק מהיריעה מחומם, וזה בדיוק מה שקורה במהלך חיתוך לייזר.

הממשק בין הגוף הלא--מחומם של הגיליון לבין הקצה המחומם במהירות והמתקרר במהירות רגיש מאוד לשקיעה. אזורים לחוצים מאוד אלה יכולים להתרחב בין 0.010 ל-0.050 אינץ' בקירוב לתוך הסדין, תלוי בעובי. אזורים אלה מועדים מאוד להתקשחות אם הם באים במגע עם ממיסים שאינם תואמים או נתונים ללחץ מכני גבוה, כגון כיפוף.

אתה יכול למזער בעיית מתח קצה זו על ידי התאמת קצב ההזנה, קצב הדופק וההספק. שימוש בהספק נמוך יותר ובקצב דופק איטי יותר, בשילוב עם קצב הזנה מהיר יחסית, מפחית את כמות האנרגיה או החום הכוללת הנספגת על ידי הסדין. זה, בתורו, מקטין הן את גודל הלחץ והן את המרחק שהלחץ מתפשט לתוך הסדין. עם זאת, יש לקבל שתנאים אלו יביאו לגימור קצה מבריק פחות. במקרים מסוימים, זה עשוי להיות מעשי לגרד או לעבד את האזורים הלחוצים לחלוטין.

רוב מערכות הלייזר-העוצמתיות מגיעות עם שולחן אחיזת ואקום- למטה וזרם סיוע לגז. מספר גורמים כאן יכולים להשפיע על האיכות הסופית של החיתוך: סוג הגז המשמש, קצב הזרימה של אותו גז ויעילות טבלת הוואקום בהוצאת אדים. זרימת גז טובה על פני החתך, בשילוב עם ואקום יעיל, עוזרת להסיר אדים שעלולים לפגוע בחומר העבודה, לגרום להתלקחויות קטנות- ולחריכה, או להשאיר מאחור שאריות לא רצויות.

Laser Cuttable Masking

ביצועי המיסוך הם שיקול מרכזי נוסף בבחירת יריעת אקרילית ליישום הספציפי שלך. אם המיסוך אינו נצמד כראוי, חלקים עלולים להינזק או להישרט במהלך תהליך הייצור, ויעילות התהליך עצמו עלולה להיות מושפעת לרעה. לעומת זאת, אם קשה מדי להסיר את המיסוך, זה גורם לעבודה נוספת ולעלויות גבוהות יותר. בחירת המיסוך הנכון לתהליך הייצור היא המפתח לצמצום הבעיות הללו.

באופן מסורתי, מיסוך נייר היה הבחירה הסטנדרטית לחיתוך לייזר. היתרון כאן הוא שהוא לא יתמזג לאקריליק בקצוות החתך. ההידבקות החזקה והעקבית שלו מונעת מהמיסוך להתרומם במהלך הטיפול והחיתוך, מה שמגן על פני השטח האקריליים מהגזים החמים והקורוזיביים שנוצרים על ידי הלייזר. עם זאת, מיסוך פוליאתילן -ניתן לחיתוך בלייזר זמין כעת גם על יריעות אקריליות.

עבור תרחישים הדורשים יעילות ותפוקה מקסימלית, ניתן להשתמש במסך פוליאתילן דביק קל-במיוחד. סוג זה של מיסוך קל מאוד להסרה מחלק מוגמר, אך הוא עדיין מציע מספיק הידבקות כדי לעמוד בטיפול רגיל. למרות שלעיתים רחוקות מדובר בבעיה מרכזית, סוג זה של מיסוך עשוי להתרומם באזורים שבהם הלייזר אינו פועל זמן רב מדי, בשל נוסחת הדבק הקלילה שלו. זה קורה בדרך כלל בתחילת חתך או במהלך חיתוכים ברדיוס הדוקים מאוד. אתה יכול בקלות למנוע הרמה זו על ידי שימוש ב"מוביל-" בתחילת החתך ועל ידי הפחתת קצב הדופק או ההספק בעת ניווט בעיקולים הדוקים.

אם אתה צריך קצה טהור ומלוטש, קיים מיסוך פוליאתילן שאינו-דביק במיוחד. מכיוון שכל המסכות המבוססות על דבק- משאירות לפחות כמה שאריות בקצה החתוך, הן יכולות להפחית מעט את המראה המלוטש. לכן, עבור יישומים הדורשים את המראה האיכותי ביותר, מומלץ מיסוך שאינו-דביק "ניתן לחיתוך בלייזר". בעוד שהמסיכה הזו עשויה להיות מעט יותר קשה להסרה מהסוג הדבק, היא מספקת קצה באיכות מעט יותר גבוהה ועמידה יותר בפני הרמת קצה. אם אכן מתרחשת הרמה, תוכל לנקוט בצעדים דומים לאלה שתוארו לעיל.

נקודה נוספת שיש לקחת בחשבון לגבי מיסוך היא קמטים. כדי לשמור על האופטיקה המקורית של הגיליון, המיסוך-במיוחד על המשטח העליון- חייב להיות נקי מקמטים. אם המיסוך אינו במגע ישיר עם היריעה בנקודת החיתוך, גזים חמים עלולים להילכד בין המיסוך ליריעה, שיחרטו את פני השטח. תחריט הוא בדרך כלל פחות בעיה בתחתית הגיליון, מכיוון שרוב טבלאות X-Y משתמשות במערכת החזקה של ואקום-, אשר למעשה מושכת את הגזים החמים לפני שהם יכולים לגרום לנזק.

בדיוק כמו כל פיסת מכונות מתוחכמת, חותכי לייזר דורשים תחזוקה שוטפת כדי להבטיח ביצועים מיטביים. מומלץ לנהל תיעוד של הגדרות הכוח הנדרשות כדי לחתוך עובי מסוים של חומר במהירות מסוימת. עם הזמן, סביר להניח שתגלה שצריך להגביר את הגדרת הכוח או להפחית את מהירות החיתוך. זה נובע בדרך כלל מאופטיקה של הלייזר שהתלכלכה או יוצאת מפוקוס. כאשר זה קורה, איכות החתך תתדרדר. תחזוקה שוטפת המבוצעת על ידי טכנאי מוסמך חיונית לשמירה על יעילות ואיכות החיתוך.

אמנם לייזרים הם ללא ספק כלים-בעלי עוצמה ומתוחכמת, אבל הם לא בהכרח מסוכנים יותר מכל ציוד אחר בחנות, בתנאי שהם מותקנים ומופעלים כהלכה. בדרך כלל, משקפי בטיחות סטנדרטיים מספיקים להגנה על העיניים. עם זאת, חשוב לציין שלא כל משקפי הבטיחות הסטנדרטיים אטומים לאורך גל האור של 10.6 מיקרון (כלומר צפיפות אופטית של 5 ב-10,600 ננומטר), המקובלת בלייזרים אלו.

על פי תקן ANSI Z136.1, משקפי בטיחות חייבים להיות מסומנים בצורה ברורה הן עם אורך הגל והן עם מקדם ההגנה על הצפיפות האופטית.

יתרה מזאת, מערכת פליטה נחוצה לחלוטין כדי להסיר את האדים שעלולים להיות מזיקים שנוצרים במהלך החיתוך. בהתאם לחומר הספציפי המעובד, ייתכן שיהיה צורך אפילו לסנן את האדים הללו לפני הוצאתם לסביבה החיצונית. כמו במקרה של כל ציוד, הכרת נהלי הפעלה ובטיחות הינה חובה לפני השימוש במערכת חיתוך לייזר.

Emissions

היו מספר חקירות מדעיות שבוצעו על ידי חוקרים שונים בניסיון לקבוע את הכמות והסוג המדויק של פליטות הנובעות מחיתוך אקריליק בלייזר. למרות כל המאמץ הזה, עדיין בלתי אפשרי לחזות את תוצרי הלוואי המדויקים- ואת ריכוזיהם בגזי הפליטה בוודאות מוחלטת.

פליטות אלו תלויות במגוון גורמים, לרבות פרמטרי לייזר, פרמטרי עיבוד, גזי כיסוי בשימוש, שיטת הפליטה וההרכב הכימי המדויק של הפולימר האקרילי. בנוסף, רוב המחקרים הללו אינם מביאים בחשבון את ההשפעות של נייר המגן או מיסוך הפוליאתילן, ואינם מתייחסים להשפעה האפשרית של ציפוי כלשהו.

כאשר אקריליק נחתך בלייזר, רוב החומר המפורק הופך חזרה למונומרים המרכיבים אותו. ברוב היריעות האקריליות, מונומרים אלו מורכבים מיותר מ-90% מתיל-מתאקרילט, כשהיתר הוא מתאקרילט. מקובל גם שספקים רבים משתמשים באתיל-אקרילט בניסוחים האקריליים שלהם.

(יצוין כי אתיל-אקרילט נכלל על-ידי התוכנית הלאומית לרעילות ברשימת החומרים שצפויים להיות מסרטנים. באופן דומה, הסוכנות הבינלאומית לחקר הסרטן מפרטת את אתיל אקרילט כמסרטן סביר).

במהלך מחקר מדעי עצמאי שנערך על ידי Heferkamp, Goede, Engel ו- Wittbecker, הם גילו שבין הפלסטיקים שהם בדקו, אקריליק הביא למעשה ליצירת האירוסולים הנמוכה ביותר (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

חוקרים אחרים, במיוחד Troughton, Sims, Ellwood וטיילור, גילו שבנוסף למונומר מתיל-מתאקרילט, היו כמויות קטנות של טולואן, מתי-2-מתיל-3 פנטנואט, קסילן, טרימתיל בנזן ואלקנים. מעניין לציין שהם לא מצאו PAH (פחמימנים ארומטיים פוליציקליים), מה שהיה מנוגד לממצאים קודמים של Ball, Kulik ו-Tan.

מומלץ להתקין ציוד אוורור מתאים כדי להבטיח שחשיפות עובדים יישארו מתחת לרמות המוסדרות. יתר על כן, יש לתת את הדעת על תקנות איכות הסביבה אם אתה מוציא גזים בחוץ. יצרני ציוד חיתוך בלייזר מסוגלים בדרך כלל לספק הנחיות כיצד לאסוף נכון ולטפל בפליטות לייזר.