Cięcie laserowe tworzyw sztucznych: czym różni się od grawerowania i kiedy każde z nich wygrywa

Cięcie laserowe tworzyw sztucznych: czym różni się od grawerowania i kiedy każde z nich wygrywa

Najważniejsze wnioski

• Cięcie jest operacją na całej grubości; grawerowanie to operacja o kontrolowanej głębokości i optymalizuje się je inaczej.
• Laser CO2 jest zwykłym źródłem do cięcia polimerów, ponieważ silnie pochłaniają one promieniowanie 10,6 µm.
• Akryl tnie się doskonale; poliwęglan nie — różnica wynika z chemii rozkładu, a nie z grubości.
• PVC nie wolno nigdy przetwarzać laserowo, w żadnej grubości i na żadnej maszynie.

Cięcie laserowe i grawerowanie laserowe są często traktowane jako ustawienia tej samej maszyny, którymi rzeczywiście często są. Procesy te optymalizuje się jednak w przeciwnych kierunkach, a zastosowanie logiki cięcia do zlecenia grawerowania — lub odwrotnie — prowadzi do przewidywalnego rozczarowania.

Podstawowa różnica

Które polimery dobrze się tną

Jakość cięcia zależy od tego, co polimer robi podczas rozkładu, a nie od jego twardości. Materiały, które czysto depolimeryzują do lotnych fragmentów, dają krawędzie wypolerowane płomieniowo; materiały, które się zwęglają, pozostawiają przebarwioną, osmoloną krawędź.

Kontrola jakości krawędzi

• Ogniskować na powierzchni lub nieco poniżej. W grubszych arkuszach ogniskowanie mniej więcej w jednej trzeciej głębokości materiału zmniejsza zbieżność ścianek cięcia, utrzymując mały efektywny punkt głębiej w szczelinie.
• Przy cięciu preferować jedno wolne przejście zamiast kilku szybkich. Powtarzane przejścia ponownie topią krawędź i kumulują ciepło, co jest przeciwieństwem tego, czego wymaga grawerowanie.
• Stosować gaz pomocniczy do usuwania materiału ze szczeliny. Dla polimerów zwykle jest to powietrze; usuwa stopiony materiał i opary oraz zmniejsza zwęglanie krawędzi. Należy pamiętać, że w przypadku niektórych materiałów powietrze zawierające tlen nasila przebarwienie krawędzi.
• Podpierać arkusz na łożu listwowym lub o strukturze plastra miodu, aby odbita energia nie znakowała spodu — odbicie na tylnej stronie to częsta i możliwa do uniknięcia wada.
• Uwzględnić zbieżność ścianek cięcia. Każde cięcie laserowe ma pewną zbieżność; im grubszy materiał, tym większa. Ma to znaczenie, gdy krawędź jest powierzchnią uszczelniającą lub współpracującą.
• Przewidywać naprężenia. Krawędzie cięcia w akrylu i poliwęglanie niosą naprężenia termiczne i są podatne na crazing przy późniejszym kontakcie z rozpuszczalnikiem — patrz pękanie naprężeniowe w środowisku. Wygrzewanie po cięciu jest zasadne, gdy część będzie miała kontakt z chemikaliami.

Wyciąg nie jest opcjonalny

Cięcie generuje znacznie więcej produktów rozkładu niż znakowanie powierzchniowe, ponieważ odparowywana jest cała grubość materiału w szczelinie, a nie kilka mikrometrów powierzchni. Wyciąg wystarczający dla stanowiska znakującego jest często niewystarczający po wprowadzeniu cięcia na tej samej maszynie.

Filtracja musi być dopasowana do polimeru, a nie do maszyny: sama filtracja cząstek stałych nie eliminuje oparów organicznych, a gatunki trudnopalne mogą wytwarzać produkty rozkładu wyraźnie inne niż żywica bazowa. Gdy cięcie jest dodawane do istniejącej instalacji, ocenę emisji należy ponownie przeprowadzić, a nie zakładać, że dotychczasowa pozostaje w mocy.

Wybór między nimi

Cięcie należy określić, gdy części trzeba oddzielić, gdy potrzebna jest geometria prototypowa lub małoseryjna bez oprzyrządowania albo gdy skomplikowane profile byłyby niepraktyczne w obróbce skrawaniem. Grawerowanie należy określić, gdy sama głębokość jest funkcjonalna — elementy dotykowe, oprzyrządowanie form, oznaczenia odporne na ścieranie. Jeżeli wymaganiem jest wyłącznie trwały, czytelny kod, żadne z nich nie jest właściwą odpowiedzią: znakowanie powierzchniowe jest szybsze, nie usuwa materiału i nie wprowadza problemów z jakością krawędzi ani emisjami.

Rozwiązywanie problemów z jakością cięcia

Powiązane artykuły

• Grawerowanie laserowe
• Znakowanie laserowe a grawerowanie i trawienie laserowe
• Rozwiązywanie problemów z grawerowaniem laserowym na tworzywach sztucznych
• Inspektor ochrony radiologicznej lasera (LSO)
• Rozwiązania w zakresie znakowania laserowego tworzyw sztucznych

Potrzebują Państwo wsparcia?

The Sabreen Group zapewnia niezależne wsparcie inżynieryjne w zakresie opracowania procesów cięcia i grawerowania laserowego oraz oceny jakości krawędzi i emisji. Nasz zespół usług inżynieryjnych współpracuje z producentami przy opracowywaniu procesów, kwalifikacji materiałów i rozwiązywaniu problemów produkcyjnych. Zapraszamy do kontaktu, aby omówić Państwa zastosowanie.

Najczęściej zadawane pytania

Dlaczego akryl tnie się znacznie lepiej niż poliwęglan?

Z powodu chemii rozkładu. Akryl czysto depolimeryzuje z powrotem do monomeru, co daje charakterystyczną krawędź wypolerowaną płomieniowo, natomiast poliwęglan zwęgla się i żółknie na linii cięcia. Oba są przezroczystymi sztywnymi arkuszami o podobnej grubości, więc różnica nie ma charakteru mechanicznego — wynika z tego, w co przekształca się każdy polimer podczas rozkładu.

Czy do cięcia użyć jednego wolnego przejścia, czy kilku szybkich?

Jednego wolnego przejścia, jeśli chodzi o cięcie. Wielokrotne przejścia ponownie topią krawędź i kumulują ciepło, pogarszając jej jakość. Jest to przeciwieństwo grawerowania, w którym najlepszy wynik dają liczne lżejsze przejścia z chłodzeniem między nimi — dlatego właśnie zastosowanie logiki grawerowania do zlecenia cięcia daje słabe krawędzie.

Czy polipropylen i polietylen można ciąć laserowo?

W małych grubościach, z zaokrąglonymi i zgrubiałymi krawędziami. Poliolefiny topią się, zamiast czysto parować, więc krawędź szczeliny ściąga się w zgrubienie, zamiast rozdzielać się ostro. Jest to wykonalne, gdy wygląd krawędzi nie ma znaczenia, a grubość jest niewielka, ale nie jest to proces do określania dla krawędzi estetycznej lub uszczelniającej.

Czego nigdy nie wolno ciąć laserowo?

PVC, w żadnej grubości i na żadnej maszynie — wydziela chlorowodór, który szkodzi operatorowi oraz powoduje korozję optyki i korpusu maszyny. Fluoropolimery, takie jak PTFE, uwalniają niebezpieczne produkty rozkładu i wymagają odrębnej oceny przed jakimkolwiek przetwarzaniem. Są to wyłączenia materiałowe, a nie problemy wentylacyjne do rozwiązania środkami inżynieryjnymi.

Czy dodanie cięcia do istniejącego stanowiska znakowania wymaga jakichś zmian?

Zwykle tak, w zakresie wyciągu. Cięcie odparowuje całą grubość w szczelinie, a nie kilka mikrometrów powierzchni, więc generuje znacznie więcej produktów rozkładu niż proces znakowania, dla którego stanowisko specyfikowano. Należy ponownie ocenić emisje i specyfikację filtracji względem rzeczywistych materiałów, a nie zakładać, że dotychczasowa konfiguracja wystarczy.

---