Руководство по лазерной резке и гравировке пластика

Пластмассы — это синтетические или полусинтетические полимерные материалы, которые можно формовать в различные сложные формы. Они доступны в различных формах, от очень тонких и гибких листов до специально разработанных пластмасс, которые обеспечивают высокую прочность и долговечность.

Лазерная резка может использоваться для резки практически всех видов пластика, за исключением некоторых, которые при испарении лазерным лучом выделяют токсичные побочные продукты.

В этой статье мы рассказываем обо всем, что вам нужно знать о лазерной резке и гравировке пластмасс. Включая типы пластиков, которые подходят для лазерной резки, и способы улучшения качества резки при работе с пластиками.

Лазерная резка — это быстрый и экономичный процесс, позволяющий резать пластмассу с высокой точностью

Но выбор правильного лазера для конкретного процесса очень важен, чтобы процесс был экономичным и эффективным.

Хотя диодные и волоконные лазеры могут гравировать пластик, они не идеальны.

Для лазерной резки пластмасс за один проход зачастую используется CO2-лазер мощностью более 40 Вт. Он подходит для большинства типов пластмасс и различных толщин. Использование маломощных диодных и волоконных лазеров для резки толстого пластика потребует нескольких проходов, а значит, процесс не будет экономичным.

Помимо типа лазера, важную роль играет выбор подходящего типа пластика для вашего применения.

При работе с пластиком важно знать, какие пластики безопасны для лазерной обработки.

Акрил - это термопластичный материал с оптическими свойствами, подобными стеклу, который часто используется в качестве альтернативы стеклу.

Это безопасный для лазерной резки материал, и пары, образующиеся при резке акрила, не токсичны для здоровья, но при длительном воздействии могут вызвать раздражение легких.

При лазерной резке акрила получается чистый, отполированный край с высокой чистотой поверхности.

Для достижения наилучших результатов при работе с акрилом рекомендуется использовать мощный CO2-лазер с длиной волны 10,6 мкм и низкой скоростью резки.

В основном существует два типа акрила: литой акрил и экструдированный акрил.

Литой акрил сравнительно дороже, чем экструдированный, и позволяет получить высококачественный результат в процессе лазерной гравировки.

В то время как экструдированный акрил сравнительно дешевле и режется гладко с полированными краями.

Однако при лазерной гравировке экструдированного акрила получается результат более низкого качества с сероватым оттенком.

Фторполимеры - это класс полимеров, в основе которых лежит связь углерода с фтором.

Эти полимеры демонстрируют высокую устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды и известны своим долгим сроком службы.

Для лазерной резки и гравировки фторполимеров лучше всего подходит CO2-лазер с длиной волны от 9,3 мкм до 10,6 мкм.

При лазерной резке этих полимеров получается чистый срез с хорошей отделкой поверхности и без обесцвечивания по краю.

К наиболее часто встречающимся фторполимерам относится тефлон и политрифторхлорэтилен.

Полиформальдегид - это термопластик на основе полимера полиоксиметилена.

Это высокопрочный пластик с хорошей жесткостью и низким трением, что делает его идеальным материалом для различных применений, таких как подшипники, насосы, шестерни и т.д.

CO2-лазер с длиной волны 10,6 мкм может производить гладкие резы, не требующие дополнительных процессов отделки.

В то время как волоконный лазер с длиной волны 1,06 мкм может быть использован для лазерной маркировки.

При лазерной резке полиформальдегида образуются испарения, содержащие небольшое количество формальдегида, который хотя и не является токсичным, но может быть очень неприятным и требует хорошей системы вентиляции.

Поликарбонат - это термопластичный материал, содержащий в своей структуре карбонат.

Это прочный материал с высокой ударопрочностью, что затрудняет лазерную резку сложных конструкций.

CO2-лазер с длиной волны 10,6 мкм можно использовать для выполнения гладких разрезов в поликарбонате, но он оставляет желтоватое оттенок по краям и сильное дымообразование.

По этой причине его не рекомендуется использовать для лазерной резки, но он дает хорошие результаты при лазерной гравировке маломощным лазером.

Лазерная маркировка на поликарбонате с помощью волоконного лазера с длиной волны 1,06 мкм дает отличные результаты с высоким уровнем детализации.

Некоторые из наиболее часто встречающихся поликарбонатов - Lexan, Lupoy, Makrolon и т.д.

Майлар — это вид прочного полиэстера с высокой прочностью на разрыв, который можно резать лазером, наносить маркировку или гравировать.

Лазерная резка майлара позволяет получить точный срез с хорошей поверхностью и используется в основном для изготовления трафаретов.

Для лазерной резки и маркировки майлара лучше всего подходит CO2-лазер с длиной волны 9,2 мкм.

Лазерная маркировка майлара позволяет получить белые матовые метки на поверхности без повреждения его структурной целостности.

Использование мощного лазерного луча для резки майлара может привести к прожогам и оплавлению краев, поэтому рекомендуется использовать маломощный лазерный луч с низкой скоростью резки.

Полиимиды - это 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 CO2-лазера с длиной волны 10,6 мкм и поэтому легко режется.

Однако полиимиды не рекомендуется использовать для лазерной резки, поскольку они имеют тенденцию оставлять коричневые/черные обугливания по краю разреза, что требует вторичного процесса очистки.

Для маркировки поверхности полиимида можно использовать маломощный лазерный луч без существенного повреждения его структурной целостности.

Хотя большинство пластмасс совместимы с лазерной обработкой, есть и такие, которые могут быть опасны при контакте с лазерным лучом.

Поэтому всегда рекомендуется убедиться, что материал, используемый для лазерной резки, не содержит ни одного из перечисленных ниже видов пластмасс.

Вы также должны быть осведомлены о рисках, опасностях и мерах контроля лазерной безопасности до начала работы с лазерным оборудованием.

ПВХ, также известный как поливинилхлорид, является одним из наиболее часто используемых термопластичных материалов.

Он обладает высокой прочностью и находит свое применение в различных областях, таких как здравоохранение, электроника, сантехника и т.д.

Некоторые из распространенных примеров использования ПВХ материалов в повседневной жизни - трубы, изоляция проводов, пакеты для хранения крови, напольные покрытия, некоторые виды искусственной кожи и т.д.

Несмотря на то, что ПВХ является столь широко используемым пластиковым материалом, он не подходит для лазерной резки.

При контакте с лазерным лучом винил, содержащийся в ПВХ, испаряется и выделяет вредные пары хлора и соляной кислоты.

Эти пары очень токсичны при вдыхании и могут даже повредить оборудование для лазерной резки.

ABS или акрилонитрил-бутадиен-стирол - это термопластик, который может быть пригоден для лазерной резки под воздействием маломощного лазера.

Но лазерная резка ABS требует тщательного контроля, поскольку он имеет тенденцию плавиться и оставлять после себя липкую кашицу.

Кроме того, пары, образующиеся при плавлении АБС-пластика, могут вызвать раздражение глаз, кожи и легких.

Углеродное волокно — это легкий полимер с хорошей прочностью и жесткостью.

Оно 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 испарения при резке лазером.

Для выполнения чистых резов в пластике требуется мощный лазерный резак с хорошим контролем процесса.

Необходимая мощность лазера зависит от типа материала и его толщины.

Как правило, для резки или гравировки пластмасс рекомендуется использовать CO2-лазер мощностью 30 Вт и выше.

Волоконные лазеры, с другой стороны, не могут использоваться для резки или гравировки, но могут применяться для лазерной маркировки некоторых пластмасс.

Лучше всего подходит лазер с длиной волны в диапазоне от 9,5 мкм до 10,6 мкм, так как пластмассы обладают высоким свойством поглощения лазерной энергии в этом диапазоне.

CO2-лазер с длиной волны от 9,5 мкм до 10,6 мкм можно использовать для гравировки и резки почти всех пластиков, которые безопасны для лазерной обработки.

В то время как волоконный лазер с длиной волны 1,06 мкм подходит только для лазерной маркировки определенных пластиковых материалов.

Скорость резки зависит от различных факторов, таких как мощность лазера, толщина материала и тип разрезаемого материала.

При медленной скорости резки пластмасс получается гладкий срез с хорошей отделкой поверхности.

Обычно при резке пластика толщиной 5 мм с помощью 30-ваттного CO2-лазера скорость резки 5 мм/сек дает хорошие результаты с гладкой кромкой.

Аналогично, рекомендуемая мощность лазера для гравировки составляет около 15% при скорости около 300 мм/сек.

Для лазерной гравировки пластмасс требуется маломощный лазерный гравер, для выполнения высококонтрастных гравировок с хорошей детализацией.

Диаграмма толщины и скорости лазерной резки пластмасс дает лучшее понимание параметров лазера для пластмасс различной толщины.

Лазерная резка прозрачных пластмасс иногда может привести к "вспышке".

Такие вспышки могут вызвать нежелательные дефекты на задней части заготовки, и для решения этой проблемы можно использовать сотовый стол.

Сотовый стол уменьшает площадь поверхности рабочего стола, тем самым снижая вероятность возникновения "вспышки".

Для лазерной резки пластика рекомендуется использовать систему продувки низкого давления, который поддерживает температуру под контролем и обеспечивает достаточное время для формирования полированной кромки.

Почти все пластмассы при испарении лазерным резаком выделяют неприятные испарения.

В зависимости от типа пластика эти испарения иногда могут быть вредны для человека, особенно при длительном воздействии.

В некоторых случаях, например, при работе с акрилом, пары, образующиеся при сжигании материала, могут воспламеняться и загораться.

Поэтому необходима хорошая вытяжная система, чтобы эти пары не попадали на людей и обрабатываемую деталь.

Что такое обратная вспышка?

Обратная вспышка - это явление, когда лазер проходит через разрезаемый материал, отражается от рабочего стола и прожигает нижнюю сторону заготовки. Это может привести к тому, что заготовка приварится к рабочему столу и образует дефектную поверхность.

В чем разница между лазерной гравировкой и маркировкой?

Основное различие между лазерной гравировкой и маркировкой заключается в том, что при лазерной гравировке удаляются некоторые слои материала, чтобы сделать видимый след или рисунок на поверхности материала. В то время как лазерная маркировка - это процесс, в котором затрагивается только поверхностный слой. При этом не обязательно удалять материал, в некоторых случаях лазерная маркировка происходит просто путем обесцвечивания поверхности материала.

Пластик, благодаря своей высокой прочности и доступности различных цветов, стал чрезвычайно популярен в индустрии лазерной резки.

Большинство пластиковых производств перешли на лазерную резку из-за ее способности быстро выполнять высокоточные и сложные разрезы.

Для безопасного выполнения лазерной резки важно знать о природе используемого пластика и его реакции на лазерный процесс.

Независимо от типа используемого пластика, при нахождении рядом с работающим лазерным станком обязательно надевайте защитные очки.

С хорошим лазерным резаком и надлежащей вытяжной установкой вы можете начать делать проекты из пластика, которые вы сможете продавать с прибылью.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Советы по лазерной резке металла для начинающих»‎ и «‎Лазерная резка полипропилена: руководство для экспертов»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!