Què és el mecanitzat làser de làmines acríliques

Quan es tracta de tallar làmines acríliques, els làsers de CO2 es consideren generalment una solució potent i rendible-, sempre que s'utilitzin per a les aplicacions adequades. Per a tasques que impliquen peces petites i complexes que requereixen cantonades interiors netes i afilades, o per a peces de pràcticament qualsevol mida que exigeixen toleràncies de tall superiors a 0,005 polzades per peu, el làser és sovint la millor eina per a la feina. Una de les principals raons d'això és que el tall per làser produeix un tall molt estret, normalment entre 0,010 i 0,020 polzades. A més, ofereix una gran flexibilitat pel que fa a la forma i la mida, i potser el més important és que deixa una vora polida-sense pols. A causa d'aquests factors, és l'opció principal per a moltes aplicacions{10}}d'alta qualitat.

Equipment Overview

Fonamentalment, els làsers de CO2 funcionen emetent un feix de llum paral·lel. Aquesta llum té una longitud d'ona específica de 10,6 micres. Val la pena assenyalar que aquesta longitud d'ona particular és absorbida molt bé pels materials no-metalls. Quan aquest feix de llum, o energia, s'enfoca a través d'una lent fins a un punt molt petit, essencialment vaporitza el material que es troba al seu pas.

Pel que fa a la configuració de la màquina, el raig làser enfocat es pot mantenir estacionari sobre una taula de posicionament X-Y. Alternativament, es pot col·locar sobre una superfície estacionària utilitzant el que es coneix a la indústria com a configuració de "cap volador". Per explicar simplement la configuració del capçal volador: el propi raig làser es mou sobre la peça de treball al llarg d'un o dos eixos mitjançant un sistema de miralls i engranatges de posicionament mecànic. Els controladors, els ordinadors i el programari utilitzats per gestionar el posicionament tant del làser com del treball són en realitat molt similars al maquinari i programari que es troben en altres equips de mecanitzat CNC. En conseqüència, dissenyar i operar un tallador làser no és realment més difícil que treballar amb qualsevol altra màquina CNC estàndard.

Quan us esteu configurant per tallar acrílic amb un làser, hi ha tres variables principals que us heu de preocupar. Cadascun d'ells afectarà tant la qualitat del tall com els nivells d'estrès resultants en el material. Aquestes variables són:

La potència del làser.
La velocitat d'alimentació.
La freqüència del pols.

Tots aquests paràmetres es poden ajustar per adaptar-se a diferents tipus de materials, diferents gruixos i l'acabat desitjat de la vora. Per tallar la làmina acrílica, es pot utilitzar una unitat làser tan petita com 40 watts per a gruixos de fins a aproximadament ¼ de polzada. Tanmateix, si voleu aconseguir una bona qualitat de vora amb un làser més petit com aquest, bàsicament haureu de reduir la velocitat d'alimentació fins a unes 20 polzades per minut.

D'altra banda, per a fulls més gruixuts o si necessiteu velocitats d'alimentació més ràpides, cal un sistema làser més gran. Un làser de 180 watts, per exemple, generalment proporcionarà un tall ràpid i econòmic per a la majoria de gruixos de làmina acrílica mentre funciona amb només un 75% de potència. Les màquines amb una potència encara més gran, en el rang de 500 a 1000 watts, permeten velocitats d'alimentació molt més altes i també permeten l'ús de diversos capçals de tall simultàniament.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

En general, s'observa que augmentar la potència del làser a una velocitat d'alimentació específica donarà lloc a un acabat més brillant. Tanmateix, l'inconvenient és que això també augmenta el nivell d'estrès dins de la vora del full. Per contra, l'ús d'una velocitat d'alimentació més ràpida combinada amb una freqüència de pols més ràpida normalment produirà una vora amb una tensió menor, tot i que la superfície serà menys brillant.

Pel que fa a la freqüència del pols (que es mesura en polsos per segon, o pps), aquesta és simplement la velocitat a la qual el làser "dispara". És important entendre que el raig làser és en realitat una sèrie de petites ràfegues o polsos, en lloc d'un flux continu. Podeu controlar la freqüència del pols de dues maneres principals: proporcionalment al temps o proporcionalment a la distància recorreguda.

Tot i que el mètode per fer que la freqüència del pols sigui proporcional al temps és més comú i més fàcil de programar al principi, aquest mètode sovint condueix a cantonades interiors cremades. La raó d'això és que el controlador X-Y, naturalment, triga més a navegar per una cantonada que a recórrer una línia recta. Com a resultat, les cantonades-especialment les interiors-acostumen a absorbir massa energia, cosa que fa que es fonguin i quedin massa-estressants. Aquest és un punt crític a tenir en compte a l'hora de tallar materials sensibles-com ara l'acrílic i el policarbonat. Les cantonades interiors solen ser zones febles que suporten càrregues elevades. Per tant, s'ha de fer tot el possible per minimitzar l'estrès o les osques en aquestes zones.

Fer que la freqüència del pols sigui proporcional a la distància recorreguda elimina gran part d'aquest problema. Com que el controlador redueix automàticament la velocitat d'alimentació a les cantonades, la freqüència del pols també s'alenteix. Això garanteix que la quantitat d'energia emesa en un punt donat al llarg del tall romangui constant.

No importa el sofisticat que sigui el vostre controlador o la velocitat de la vostra velocitat d'alimentació; L'estrès de la vora és una cosa que sempre caldrà tenir en compte en determinades aplicacions. Sempre que s'escalfa una làmina d'acrílic o policarbonat, existeix el potencial d'estrès per calor. Aquest problema és més important quan només s'escalfa una part de la làmina, que és exactament el que passa durant el tall per làser.

La interfície entre el cos no-escalfat del full i la vora que s'escalfa ràpidament i que es refreda ràpidament és molt susceptible de trencar-se. Aquestes àrees molt tensades poden estendre's aproximadament entre 0,010 i 0,050 polzades a la làmina, depenent del gruix. Aquestes zones són molt propenses a trencar-se si entren en contacte amb dissolvents incompatibles o estan sotmeses a un esforç mecànic elevat, com ara la flexió.

Podeu minimitzar aquest problema d'estrès de vora ajustant la velocitat d'alimentació, la freqüència de pols i la potència. L'ús d'una potència més baixa i una freqüència de pols més lenta, combinada amb una velocitat d'alimentació relativament ràpida, redueix la quantitat total d'energia o calor absorbida pel full. Això, al seu torn, redueix tant la magnitud de la tensió com la distància que la tensió es propaga a la làmina. Tanmateix, cal acceptar que aquestes condicions donaran com a resultat un acabat de vora menys brillant. en alguns casos específics, podria ser pràctic raspar o mecanitzar completament les zones estressades.

La majoria dels sistemes làser de gran-potència estan equipats amb una taula de retenció de buit-avall i un flux d'assistència de gas. Aquí hi ha diversos factors que poden influir en la qualitat final del tall: el tipus de gas utilitzat, el cabal d'aquest gas i l'eficiència de la taula de buit en l'exhauriment de vapors. Tenir un bon flux de gas a través del tall, combinat amb un buit efectiu, ajuda a eliminar els vapors que, d'altra manera, podrien danyar la peça de treball, provocar petites erupcions-i carbonització o deixar residus no desitjats.

Laser Cuttable Masking

El rendiment de l'emmascarament és una altra consideració important a l'hora de seleccionar la làmina acrílica per a la vostra aplicació específica. Si l'emmascarament no s'adhereix correctament, les peces es poden danyar o ratllar durant el procés de fabricació i l'eficiència del procés en si es pot veure afectada negativament. Per contra, si l'emmascarament és massa difícil d'eliminar, es tradueix en mà d'obra addicional i costos més elevats. Escollir l'emmascarament adequat per al procés de fabricació és clau per minimitzar aquests problemes.

Tradicionalment, l'emmascarament de paper ha estat l'opció estàndard per al tall per làser. El benefici aquí és que no es fusionarà amb l'acrílic a les vores del tall. La seva adherència forta i consistent evita que l'emmascarament s'aixequi durant la manipulació i el tall, la qual cosa protegeix la superfície acrílica dels gasos calents i corrosius generats pel làser. Tanmateix, ara també està disponible l'emmascarament de polietilè-tallable per làser en làmina acrílica.

Per als escenaris que requereixen la màxima eficiència i rendiment, es pot utilitzar un emmascarament de polietilè lleuger-adhesiu especialment formulat. Aquest tipus d'emmascarament és molt fàcil d'eliminar d'una peça acabada, però encara ofereix prou adherència per suportar la manipulació normal. Tot i que poques vegades és un problema important, aquest tipus d'emmascarament es pot aixecar a les zones on el làser està inactiu durant massa temps, a causa de la seva fórmula adhesiva més lleugera. Això succeeix normalment a l'inici d'un tall o durant talls de radi molt ajustats. Podeu evitar fàcilment aquest aixecament utilitzant una "-entrada" al començament del tall i reduint la freqüència o la potència del pols quan navegueu per revolts tancats.

Si necessiteu una vora impecable i polida, hi ha disponible una màscara de polietilè no -adhesiva especialment formulada. Com que totes les màscares a base d'adhesiu-deixen almenys alguns residus a la vora tallada, poden disminuir lleugerament l'aspecte polit. Per tant, per a aplicacions que exigeixen l'aspecte de la màxima qualitat, es recomana un emmascarament no-adhesiu "tallable per làser". Tot i que aquest emmascarament pot ser una mica més difícil d'eliminar que el tipus adhesiu, proporciona una vora de qualitat lleugerament superior i és més resistent a l'aixecament de la vora. Si es produeix l'aixecament, podeu fer passos similars als descrits anteriorment.

Un altre punt a tenir en compte pel que fa a l'emmascarament són les arrugues. Per mantenir l'òptica original del full, l'emmascarament-especialment a la superfície superior-ha d'estar lliure d'arrugues. Si l'emmascarament no està en contacte directe amb la làmina al punt de tall, els gasos calents poden quedar atrapats entre l'emmascarament i la làmina, cosa que gravarà la superfície. L'aiguafort sol ser un problema menor a la part inferior del full perquè la majoria de taules X-Y utilitzen un sistema de retenció-buit, que allunya efectivament els gasos calents abans que puguin causar danys.

Igual que qualsevol peça de maquinària sofisticada, les talladores làser requereixen un manteniment regular per garantir un rendiment òptim. És una bona pràctica mantenir un registre de la configuració de potència necessària per tallar un gruix específic de material a una velocitat específica. Amb el temps, probablement trobareu que cal augmentar la configuració de potència o reduir la velocitat de tall. Això sol ser degut a que l'òptica làser s'embruta o es desenfoca. Quan això succeeix, la qualitat del tall es degradarà. El manteniment regular realitzat per un tècnic qualificat és essencial per mantenir l'eficiència i la qualitat del tall.

Tot i que els làsers són, sens dubte, eines de gran-potència i sofisticades, no són necessàriament més perillosos que qualsevol altre equip de botiga, sempre que s'instal·lin i s'utilitzin correctament. Normalment, les ulleres de seguretat estàndard són suficients per protegir els ulls. Tanmateix, és crucial tenir en compte que no totes les ulleres de seguretat estàndard són opaques a la longitud d'ona de la llum de 10,6 micres (és a dir, una densitat òptica de 5 a 10.600 nanòmetres), que és habitual per a aquests làsers.

Segons l'estàndard ANSI Z136.1, les ulleres de seguretat han d'estar clarament etiquetades amb la longitud d'ona i el factor de protecció de densitat òptica.

A més, un sistema d'escapament és absolutament necessari per eliminar els vapors potencialment nocius produïts durant el tall. Depenent del material específic que es processi, fins i tot pot ser necessari filtrar aquests vapors abans d'esgotar-los a l'entorn exterior. Com passa amb qualsevol equip, és obligatori tenir un coneixement adequat dels procediments de funcionament i seguretat abans d'utilitzar un sistema de tall per làser.

Emissions

Hi ha hagut una sèrie d'investigacions científiques realitzades per diversos investigadors que intenten determinar la quantitat exacta i el tipus d'emissions que resulten de l'acrílic tallat per làser. Malgrat tot aquest esforç, segueix sent impossible predir els subproductes exactes-i les seves concentracions en els gasos d'emissió amb total seguretat.

Aquestes emissions depenen de diversos factors, inclosos els paràmetres del làser, els paràmetres de processament, els gasos de cobertura utilitzats, el mètode d'escapament i la composició química exacta del polímer acrílic. A més, la majoria d'aquests estudis no tenen en compte els efectes del paper protector o l'emmascarament de polietilè, ni consideren el possible impacte de cap recobriment.

Quan l'acrílic es talla amb un làser, la major part del material descompost es torna a convertir en els seus monòmers constituents. a la majoria de làmines acríliques, aquests monòmers consisteixen en més d'un 90% de metacrilat de metil, i la resta és metacrilat. També és comú que molts proveïdors utilitzin etilacrilat en les seves formulacions acríliques.

(S'ha de tenir en compte que el Programa Nacional de Toxicitat inclou l'etilacrilat a la seva llista de substàncies que es preveu que siguin cancerígenes. De la mateixa manera, l'Agència Internacional per a la Investigació del Càncer enumera l'acrilat d'etil com a probable cancerígen.)

Durant una investigació científica independent realitzada per Heferkamp, Goede, Engel i Wittbecker, van trobar que entre els plàstics que van provar, l'acrílic va donar lloc a la generació d'aerosols més baixa (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

Altres investigadors, concretament Troughton, Sims, Ellwood i Taylor, van trobar que, a més del monòmer de metacrilat de metil, hi havia petites quantitats de toluè, metil-2-metil-3 pentenoat, xilè, trimetil benzè i alcans. Curiosament, no van trobar PAH (hidrocarburs aromàtics policíclics), cosa que era contrari a les troballes anteriors de Ball, Kulik i Tan.

Es recomana instal·lar un equip de ventilació adequat per garantir que l'exposició dels empleats es mantingui per sota dels nivells regulats. A més, s'ha de tenir en compte la normativa mediambiental si esgota gasos a l'exterior. Els fabricants d'equips de tall làser solen oferir orientació sobre com recollir i gestionar correctament les emissions làser.