Лазерная резка и гравировка пластика
Пластмассы представляют собой синтетические или полусинтетические полимерные материалы, которым можно придавать различные сложные формы.
Они доступны во многих формах, от очень тонких и гибких листов до специально разработанных пластиков, которые обеспечивают высокую прочность и долговечность.
Лазерная резка может использоваться для резки практически любого типа пластика, за исключением некоторых, которые производят токсичные побочные продукты при испарении лазерным лучом.
В этой статье я расскажу все, что вам нужно знать о лазерной резке и гравировке пластмасс.
В том числе о видах пластиков, пригодных для лазерной резки и способах повышения качества реза при работе с пластиками.
Лазерная резка пластика
Лазерная резка пластика — это быстрый и экономичный процесс, позволяющий производить высокоточные разрезы пластмасс.
Но выбор правильного лазера для правильного процесса очень важен для обеспечения экономичности и эффективности процесса.
Хотя диодные и волоконные лазеры могут использоваться для гравировки пластика, они не идеальны.
Для лазерной резки пластика за один проход используйте CO 2 -лазер с номинальной мощностью более 40 Вт. Это работает для большинства типов пластмасс и различной толщины. Использование маломощных диодных и волоконных лазеров для резки толстого пластика потребует многократных проходов, и поэтому процесс не останется экономичным.
Помимо типа лазера, важную роль также играет выбор правильного типа пластика для вашего применения.
Типы пластмасс, пригодные для лазерной резки
При работе с пластиком важно знать, какие пластики безопасны для лазерной обработки.
| Имя | Лазерная резка | Лазерная резка/маркировка | Безопасность |
|---|---|---|---|
| Акрил | Превосходно | Отлично / Хорошо | Нет вредных паров |
| Фторполимеры | Хорошо | Хорошо/Удовлетворительно | Нет вредных паров |
| Делрин | Хорошо | Хорошо/Удовлетворительно | Выделяет пары формальдегида |
| Поликарбонат | Слабо | Удовлетворительно/хорошо | При резке образует сильный дым |
| Майлар | Хорошо | Ярмарка/Ярмарка | Нет вредных паров |
| Полиимид | Слабо | Хорошо/Удовлетворительно | Нет вредных паров |
Лазерная резка пластика. Акрил
Акрил представляет собой термопластичный материал с оптическими свойствами, подобными стеклу, и часто используется в качестве альтернативы стеклу.
Это безопасный для лазера материал, и пары, образующиеся при лазерной резке акрила, не токсичны для здоровья, но при длительном воздействии могут вызвать раздражение легких.
Лазерная резка акрила дает чистую полированную кромку с высоким качеством поверхности.
Для достижения наилучших результатов при работе с акриловыми материалами рекомендуется использовать мощный CO 2 -лазер с длиной волны 10,6 мкм и низкой скоростью резки.
Литой акрил сравнительно дороже, чем экструдированный акрил, и дает высококачественный результат в процессе лазерной гравировки.
В то время как экструдированный акрил сравнительно дешевле и гладко режется с полированными кромками.
Однако лазерная гравировка экструдированного акрила приводит к более низкому качеству продукции с сероватым оттенком.
Если вас конкретно интересует лазерная обработка акрила, то можете обратиться к статье — Лазерная резка акрила.
Лазерная резка пластика. Фторполимеры
Фторполимеры представляют собой класс полимеров, основанных на связи углерод/фторид.
Эти полимеры обладают высокой устойчивостью к агрессивным факторам окружающей среды и известны своим долгим сроком службы.
Лазер CO 2 с длиной волны от 9,3 мкм до 10,6 мкм лучше всего подходит для лазерной резки и гравировки фторполимеров.
Лазерная резка этих полимеров дает чистый срез с хорошей обработкой поверхности и отсутствием обесцвечивания по краям.
Некоторыми из наиболее часто встречающихся фторполимеров являются тефлон, Kel-F и Halar.
Лазерная резка пластика. Делрин
Делрин представляет собой термопласт на основе полиоксиметиленового полимера, также известный как полиацеталь.
Это высокопрочный пластиковый материал с хорошей жесткостью и низким коэффициентом трения, что делает его идеальным материалом для различных применений, таких как подшипники, насосы, шестерни и т. д.
Лазер CO 2 с длиной волны 10,6 мкм может производить гладкие разрезы, не требующие каких-либо дополнительных процессов отделки.
Принимая во внимание, что для процесса лазерной маркировки можно использовать волоконный лазер с длиной волны 1,06 мкм.
Лазерная резка Delrin производит пары, содержащие небольшое количество газообразного формальдегида, который хотя и не токсичен, но может быть очень неприятным и требует хорошей системы вентиляции.
Лазерная резка пластика. Поликарбонат
Поликарбонат представляет собой термопластичный материал, содержащий в своей структуре карбонаты.
Это прочный материал с высокой ударопрочностью, что затрудняет лазерную резку сложных конструкций.
Лазер CO 2 с длиной волны 10,6 мкм можно использовать для ровных разрезов поликарбоната, но он оставляет желтоватые пятна по краям с сильным выделением дыма.
По этой причине не рекомендуется для лазерной резки, но дает хорошие результаты для лазерной гравировки маломощным лазером.
Лазерная маркировка поликарбоната с использованием волоконного лазера с длиной волны 1,06 мкм дает превосходные результаты с высоким уровнем детализации.
Одними из наиболее часто встречающихся поликарбонатов являются Lexan, Lupoy, Makrolon и т. д.
Лазерная резка пластика. Майлар или Лавсан
Майлар — это форма прочного полиэстера с высокой прочностью на растяжение, которую можно резать лазером, маркировать или гравировать.
Лазерная резка майлара дает точный разрез с хорошей обработкой поверхности и в основном используется для изготовления трафаретов.
Лазер CO 2 с длиной волны 9,2 мкм лучше всего подходит для лазерной резки и маркировки майлара.
Лазерная маркировка майлара оставляет белые морозные метки на поверхности, не нарушая ее структурной целостности.
Использование мощного лазерного луча для резки майлара может привести к ожогам краев и расплавлению, поэтому рекомендуется использовать маломощный лазерный луч с низкой скоростью резки.
Полиимид
Полиимиды представляют собой термореактивные полимеры с хорошей химической и электрической стойкостью, высокой теплопроводностью и хорошими механическими свойствами.
Каптон — один из самых популярных полиимидов, который в основном используется для изготовления паяльных масок и трафаретов.
Этот материал легко поглощает энергию CO 2 -лазера с длиной волны 10,6 мкм и, таким образом, может легко резаться.
Тем не менее, полиимиды не рекомендуются для лазерной резки, поскольку они имеют тенденцию оставлять коричнево-черное обугливание по краю разреза, что требует вторичного процесса очистки.
Маломощный лазерный луч может использоваться для маркировки поверхности полиимида без существенного нарушения его структурной целостности.
Типы пластика, не подходящие для лазерной резки
Хотя большинство пластиков совместимы с лазерной обработкой, некоторые из них могут быть опасны при контакте с лазерным лучом.
Поэтому всегда рекомендуется убедиться, что материал, используемый для лазерной резки, не содержит ни одного из следующих пластиков.
Вы также должны знать о рисках, опасностях и мерах безопасности при работе с лазерным оборудованием, прежде чем приступить к работе с лазерным оборудованием.
ПВХ
ПВХ, также известный как поливинилхлорид, является одним из наиболее часто используемых термопластичных материалов.
Обладает высокой прочностью и находит свое применение в различных областях, таких как здравоохранение, электроника, сантехника и др.
Некоторыми из распространенных примеров материалов из ПВХ, используемых в повседневной жизни, являются трубы, изоляция проводов, мешки для хранения крови, напольные покрытия, некоторые виды синтетической кожи и т. д.
Несмотря на то, что это такой широко используемый пластиковый материал, он не подходит для лазерной резки.
При контакте с лазерным лучом ПВХ испаряется и выделяет вредные пары хлора и соляной кислоты.
Эти пары очень токсичны при вдыхании и могут даже повредить оборудование для лазерной резки.
АБС -пластик
ABS или акрилонитрил-бутадиен-стирол — это термопласт, пригодный для лазерной резки маломощным лазером.
Но лазерная резка ABS требует тщательного контроля, так как он имеет тенденцию плавиться и оставлять после себя липкое месиво.
Кроме того, пары, образующиеся при плавлении АБС-пластика, могут вызывать раздражение глаз, кожи и легких.
Углеродное волокно
Углеродное волокно представляет собой легкий полимер с хорошей прочностью и жесткостью.
Он имеет тенденцию легко поглощать энергию лазера, что делает его склонным к возгоранию во время лазерной обработки.
Большинство углеродных волокон обычно имеют слой эпоксидного покрытия, которое выделяет вредные пары при сжигании под действием лазера.
Установка лазерного резака для резки и гравировки пластика
Мощность лазера
Требуемая мощность лазера зависит от типа материала и его толщины.
Как правило, для резки или гравировки пластика рекомендуется CO 2 -лазер с номинальной мощностью 30 Вт или выше.
С другой стороны, волоконные лазеры нельзя использовать для резки или гравировки, но их можно использовать для лазерной маркировки некоторых пластиков.
Длина волны лазера
Лазер с длиной волны в диапазоне от 9,5 мкм до 10,6 мкм лучше всего подходит, поскольку пластмассы обладают высокой способностью поглощать лазерную энергию в этом диапазоне.
Лазер CO 2 с длиной волны от 9,5 мкм до 10,6 мкм можно использовать для гравировки и резки почти всех пластиков, безопасных для лазерной обработки.
Принимая во внимание, что волоконный лазер с длиной волны 1,06 мкм подходит только для лазерной маркировки некоторых пластиковых материалов.
Скорость резки
Скорость резки процесса зависит от различных факторов, таких как мощность лазера, толщина материала и тип разрезаемого материала.
Низкая скорость резки пластика обеспечивает гладкий рез с хорошим качеством поверхности.
Как правило, при резке пластика толщиной 1/5 дюйма (5 мм) CO 2 -лазером мощностью 30 Вт скорость резки 0,2 дюйма/сек (5 мм/сек) дает хорошие результаты с гладкими краями.
Точно так же рекомендуемая мощность лазера для гравировки составляет около 15% при скорости около 12 дюймов/сек (300 мм/сек).
Рабочий стол
Для резки пластика можно использовать сотовый стол.
Воздушная помощь
Для лазерной резки пластика рекомендуется использовать вспомогательный воздух низкого давления, который держит температуру под контролем, обеспечивая при этом достаточно времени для формирования кромки, отполированной пламенем.
Вытяжная система
Почти все пластмассы выделяют неприятные запахи при испарении с помощью лазерного резака.
В зависимости от типа пластика эти пары иногда могут быть вредны для человека, особенно при длительном воздействии.
В некоторых случаях, например, при работе с акрилом, пары, образующиеся при горении материала, могут воспламениться и загореться.
Следовательно, необходима хорошая вытяжная система, чтобы эти пары не попадали на людей и обрабатываемую деталь.
Последние мысли
Пластик с его высокой прочностью и доступностью в различных цветах стал чрезвычайно популярным в индустрии лазерной резки.
Большинство производителей пластика перешли на лазерную резку из-за ее способности быстро выполнять высокоточные и сложные разрезы.
Для безопасного выполнения лазерной резки важно знать природу используемого пластика и его реакцию на лазерный процесс.
Независимо от типа используемого пластика обязательно надевайте очки для защиты от лазерного излучения, когда находитесь рядом с работающим лазерным станком.
С хорошим лазерным резаком и правильной настройкой выхлопа вы можете начать делать пластмассовые изделия, которые можно продать с прибылью.
