Technologie řezání laserem se neustále vyvíjí od počátku 20. století a stroje na řezání CO2 laserem přitahují velkou pozornost díky svým účinným a přesným vlastnostem. V průmyslových, lékařských a výrobních oblastech se CO2 laserové řezací stroje staly nepostradatelným nástrojem. Tento článek se podrobně podívá na materiály, které lze efektivně řezat CO2 laserem, včetně úvodu do toho, jak funguje řezání CO2 laserem, některých materiálů, které jsou kompatibilní s řezáním CO2 laserem, konkrétních úvah o různých materiálech a opatření při řezání různých materiálů CO2 laserem.
Princip řezání CO2 laserem
CO2 laser funguje na principu přeměny elektrické energie na světelnou za pomoci fotonu, zrcadel a čoček. Laserový paprsek je veden, tvarován a sdružen do svazku. Pokud narazí na obrobek, zahřeje se materiál natolik, že se roztaví nebo odpaří. Celý výkon laseru se přitom soustředí na jeden bod o průměru většinou méně než půl milimetru. Pokud se v tomto místě nahromadí více tepla, než může odtéci vedením tepla, pronikne laserový paprsek zcela materiálem - proces řezání začal. Součástí řezání jsou tři kroky:
- Přímé řezání neboli pálení materiálu: Laser vytváří světelný paprsek, který je koncentrován na malý bod, často s průměrem menším než půl milimetru.
- Odtavení materiálu: Intenzivní světelný paprsek způsobuje odtavení povrchu materiálu, čímž vytváří řez.
- Vyfouknutí výpalku z místa řezu: Proces je doplněn vyfouknutím výpalku z místa řezu pomocí asistenčního plynu, který je hnán pod různým tlakem z trysky spolu s laserovým paprskem.
Zatímco u jiných způsobů řezání působí masivní stroje velkou silou na obrobek, laser pálí materiál jemně a precizně. Řezné hrany jsou kvalitní, hladké a bez taveniny. CO2 laser si díky své flexibilitě poradí s téměř jakýmkoliv obrysem a jakkoli jemným a složitým materiálem. Většinu řezaného materiálu ve vysoké rychlosti odpaří, a proto není znát prakticky žádný tepelný vliv na obrobek.
Materiály vhodné pro řezání CO2 laserem
CO2 laserové řezací stroje prokázaly vynikající použitelnost při zpracování a mohou být kompatibilní s různými nekovovými materiály. CO2 lasery jsou ideální pro řezání materiálů s vysokou absorpcí na vlnové délce laseru a nabízejí vysoké řezné rychlosti a vysokou přesnost.
Příklady materiálů, které lze řezat CO2 laserem:
- Dřevo: masivní dřevo (bříza, topol, červený dub, třešeň), MDF (vláknitá deska střední hustoty), překližka, korek, dřevotříska. Řezná hrana je u dřevěných materiálů obvykle o něco tmavší než základní materiál.
- Plasty: akryl, PP (polypropylen), PVC (polyvinylchlorid), ABS (akrylonitril-butadien-styren), bakelitová deska, akrylamidová deska, polystyrenové desky (HIPS, EPS a XPS pěna). Plexisklo je ideální materiál pro laserový výřez, protože se vlivem laserového paprsku odpařuje a neteče. Řez má ostré hrany, je lesklý a v případě čirého materiálu dokonale průhledný. Při řezu plexiskla laserem se řezná hrana zahřívá a při chladnutí vzniká pnutí, které při kontaktu plexiskla s těkavými lepidly nebo ředidly na bázi lihu zapříčiní vznik malých prasklinek v hraně materiálu. Abychom tomu zamezili, je nutné plexisklo tzv. vyžíhat v temperovací peci.
- Papír: list papíru, karton, lepenka. Laserem lze řezat i papír a materiály na bázi papíru, například kartony, lepenky a podobné.
- Kůže a látky: organické tkaniny (polyester), vícevrstvá tkanina, umělá tkanina (tkanina z chemických vláken), kůže (pravá kůže a umělá kůže), nanovláknové textilie (měkký čistý řez), textilní sorbenty. Rychlost výřezu tenkých tkanin je až v řádu metrů za sekundu, při zachování značné přesnosti.
- Pěna: polyuretanová pěna (PU), polystyrenová pěna (PS), polyethylenová pěna (PE), polypropylenová pěna (PP), ethylenvinylacetátová (EVA) pěna, pěna z polyvinylchloridu (PVC), Armaflex. Laserové řezání pěny je špičková technologie, která využívá sílu vysoce zaostřených laserových paprsků k přesnému řezání a tvarování pěnových materiálů. Tato metoda je známá svou schopností vytvářet složité a detailní vzory v pěně s výjimečnou přesností a rychlostí.
- Sklo: křemenné sklo, žáruvzdorné sklo.
- Guma.
Faktory ovlivňující průběh řezání laserem
Při použití CO2 laseru k řezání různých materiálů je třeba zvážit několik faktorů, aby byla zajištěna účinnost a účinnost řezání. Pečlivým nastavením těchto faktorů se stroje na řezání CO2 laserem mohou přizpůsobit charakteristikám různých materiálů a dosáhnout efektivního a přesného procesu řezání.
Čtěte také: Výroba řezaných lamino desek
- Zaostření laseru: Laserový paprsek je pomocí čočkové a zrcadlové optiky zaostřen na spot, neboli místo obrábění, přičemž je definován jeho průměr, tvar řezné mezery a hustota výkonu. Zaostření ovlivňuje hustotu výkonu a tvar řezné mezery na obrobku.
- Výkon laseru: Pro překročení prahové hodnoty obrábění (tavný bod materiálu) je nutné dosáhnout požadované energie na ploše. Lasery s vyšším výkonem jsou schopny řezat silnější materiály vyššími rychlostmi.
- Řezný (procesní) plyn: Vzniklá tavenina je z řezné mezery odfukována procesními plyny (dusík, kyslík), které jsou hnány pod různým tlakem z trysky spolu s laserovým paprskem. Od tloušťky cca 3 mm je potřeba využívat procesní plyn k odvodu roztaveného materiálu a tepla.
- Rychlost řezání: Podle druhu materiálu a tvaru výpalku se určí rychlost laserového řezání. Ta je také ovlivněna výkonem CNC laseru a tloušťkou materiálu. Rychlost řezání klesá s přibývající tloušťkou materiálu.
- Tryska: Výběr správné trysky je pro kvalitu výpalků klíčový. Průměr trysky určuje nejen rozptyl laserového paprsku, ale i množství řezného plynu, které dopadá na obrobek.
- Stupeň polarizace: Téměř všechny CO2 lasery poskytují lineárně polarizované laserové světlo. Při řezání obrysů se výsledek řezání mění podle směru řezu: pokud světlo kmitá paralelně se směrem řezu, je hrana hladká. Pokud světlo kmitá kolmo ke směru řezu, vzniká otřep. Proto se lineárně polarizované laserové světlo mění většinou na kruhově polarizované. Stupeň polarizace je klíčový ukazatel kvality laserového řezání.
- Vlnová délka: Různé typy materiálu mají odlišnou vlnovou délku, při které efektivně absorbují laserové záření. Kromě různých druhů kovů lze touto vlnovou délkou řezat i organické materiály.
Tabulka: CO2 laser - tloušťka, rychlost a řezná spára pro lepenku
Zde je rozpis řezných parametrů pro lepenku s výkonem CO2 laseru 40W:
| Materiál | Tloušťka (mm) | Rychlost (mm/min) | Asistenční plyn | Řezná spára (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Lepenka | 0.5 | 3000 | N2 | 0.4 |
| Lepenka | 2.6 | 3000 | N2 | 0.5 |
Všechny tabulky jsou pouze orientační. CO2 lasery dokáží řezat materiály různé tloušťky různými rychlostmi v závislosti na výkonu laseru, jakož i na typu a tvrdosti materiálu. Lasery s vyšším výkonem jsou schopny řezat silnější materiály vyššími rychlostmi.
Tabulka: CO2 laser - výkon a tloušťka řezu
Zde je orientační tabulka tlouštěk řezu pro různé materiály v závislosti na výkonu CO2 laseru (včetně 40W):
| Materiál | Výkon laseru | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 40W | 50W | 60W | 80W | 100W | |
| Tloušťka řezu | |||||
| Akryl | 3mm | 5mm | 5-8mm | 6-10mm | 10-12mm |
| MDF | 1mm | 2mm | 4mm | 5mm | 6mm |
| Překližka | 3mm | 5mm | 8mm | 10mm | 13mm |
| PVC | 2mm | 3mm | 4mm | 5mm | 8mm |
| Pryž | 2mm | 2mm | 3mm | 4mm | 5mm |
| Kůže | 2mm | 3mm | 4mm | 5mm | 7mm |
| Tkanina | 2mm | 3mm | 4mm | 6mm | 7mm |
| Papír | 3mm | 4mm | 5mm | 7mm | 8mm |
Výhody řezání CO2 laserem
Řezání CO2 laserem nabízí mnohostranné výhody a přednosti. Vyniká bezchybnou kvalitou řezu, vysokou přesností a čistými hranami, což umožňuje realizaci složitých návrhů a jemných detailů. Proces se vyznačuje vysokou efektivitou a automatizací, což vede k podstatným úsporám času a práce a zároveň k dosažení výrazně vyšších výtěžků ve srovnání s tradičními metodami.
- Vynikající přesnost: CO2 lasery nabízejí výjimečnou přesnost, která umožňuje řezání složitých a detailních vzorů s vysokou přesností. To je obzvláště cenné pro aplikace, které vyžadují jemné detaily.
- Rychlá rychlost: Lasery jsou známé pro svůj rychlý proces řezání, což vede k rychlejší výrobě a kratším dodacím lhůtám u projektů.
- Minimální odpad materiálu: Bezkontaktní povaha laserového řezání minimalizuje plýtvání materiálem, snižuje náklady a dopad na životní prostředí.
- Čisté řezy: Laserově řezaná pěna vytváří čisté a utěsněné hrany, čímž zabraňuje třepení nebo deformaci materiálu, což vede k profesionálnímu a uhlazenému vzhledu.
- Všestrannost: Laserové řezačky pěny lze použít s různými typy pěny, jako je polyuretan, polystyren, pěnová deska a další, což je činí vhodnými pro širokou škálu aplikací.
- Konzistence: Laserové řezání udržuje konzistenci v celém procesu řezání a zajišťuje, že každý kus je identický s předchozím.
- Bezkontaktní zpracování: Na rozdíl od mechanických metod se laserové řezání obejde bez fyzického kontaktu se strojem, což umožňuje vytvářet složité tvary, a navíc nedochází k mechanické deformaci obrobku ani opotřebení řezacího stroje.
Bezpečnost a údržba
Při používání CO2 laserového řezacího stroje je třeba zvážit některá důležitá opatření a nastavení, aby byl zajištěn řezný efekt a bezpečnost zařízení. Bezpečnost je vždy prvořadým zájmem. Je třeba zajistit, aby váš laserový stroj byl vybaven dobrým ventilačním systémem. A u některých speciálních typů pěny je nutný odsávač výparů, který čistí odpadní výpary a kouř. Počítejte pravidelně, abyste zajistili přesnost laserových systémů a mechanických systémů.
Čtěte také: Vodní paprsek a beton
- Upevnění materiálu: Použijte pásku, magnet nebo vakuový stůl, abyste udrželi pěnu na pracovním stole v rovné poloze.
- Větrání: Správné větrání je zásadní pro odstranění kouře a výparů vznikajících během řezání.
- Zaostřování: Ujistěte se, že je laserový paprsek správně zaostřený.
- Testování a prototypování: Před zahájením skutečného projektu vždy proveďte zkušební řezy na stejném pěnovém materiálu, abyste doladili nastavení.
Čtěte také: Aplikace bezprašného řezání betonu
tags: #řezání #lepenky #co2 #laserem #40w #informace