Jaké materiály laser řeže?

CNC laserové stroje jsou poměrně univerzálním typem zařízení, které je při dostatečném výkonu emitoru schopné bez problémů zpracovávat mnoho různých materiálů. V tomto článku si povíme, jaké základní materiály se na CO2 laserových strojích nejčastěji zpracovávají a dotkneme se i jejich vlastností.

Základní materiály pro laserové řezání a gravírování

CO2 laserový stroj je nejvhodnější pro řezání a gravírování organických materiálů (se kterými si stroj s optickými vlákny neporadí), ale neomezuje se jen na ně. Níže uvádíme nejoblíbenější materiály pro laserové zpracování (udané parametry tloušťky materiálu jsou pouze přibližné a ve skutečnosti budou záviset především na výkonu vašeho laserového zářiče):

Dřevo a dýha dobře nařežte na tloušťku 10-15 mm, podle druhu dřeva. K odstranění zplodin hoření je zapotřebí intenzivní foukání. Borovice, smrk, osika a topol jsou dobře řezané. Mnohem horší je bříza, zejména buk nebo dub. Čím je dřevo tvrdší a hustší, tím je jeho řezání obtížnější. laser. Povaha řezání podél a napříč vlákny je různá. V přítomnosti suků je velmi obtížné dosáhnout vynikající kvality řezu, proto je vhodné volit dřevo s co nejmenším počtem suků a nerovností. Okraj řezu je světle hnědý až téměř černý, mírně zuhelnatělý. Čím je dřevo tlustší a tvrdší, tím jsou řezané hrany tmavší.

Dýha. Dobře se řeže do tloušťky 8-10mm a dá se bez problémů gravírovat. Řezání překližky do značné míry závisí na druhu dřeva, druhu lepidla a způsobu zpracování. Překližka bez pryskyřice se řeže nejlépe z měkkého dřeva. Březová překližka se hůře řeže. Ještě horší je překližka s formaldehydovými pryskyřicemi. Okraje řezu jsou téměř vždy tmavé (při řezání tenčí překližky mohou být nažloutlé). Režim řezání a kvalita konkrétního druhu překližky se zjišťují experimentálně. Při výběru laserové trubice pro určitou tloušťku překližky (nebo naopak) se můžete zhruba řídit následujícím pravidlem: Na každý 10 mm překližky stačí 1 W jmenovitého výkonu laserového zářiče. Hovořili jsme podrobněji o typech a kritériích pro výběr překližky zde.

Karton, pěnová lepenka, papír, látky Lze je perfektně řezat i nízkovýkonným laserem. Jejich gravírování probíhá při minimálním výkonu. Okraj řezu je mírně nažloutlý nebo hnědý. Při práci s tak tenkými materiály nastává problém jejich rovnoměrné pokládání a udržení rovné, proto se v tomto případě používá voštinový stůl. Řezání ve více vrstvách se prakticky nepoužívá, protože v tomto případě je extrémně obtížné vyhnout se vnášení produktů rozkladu mezi vrstvy a jejich kontaminaci.

kůže rychle a efektivně řezat laserem na tloušťku 3-4 mm. Také se dobře hodí k gravírování. Při práci s kůží je zapotřebí intenzivní proudění vzduchu. Barva a míra zuhelnatění okrajů řezu velmi závisí na typu kůže. Jsou vyžadovány zkušební řezy. Stejně jako u předchozí položky našeho seznamu, i zde opět nastává problém rovnoměrného pokládání na plochu řezacího stolu.

MDF a PSB lze dobře řezat laserem až do tloušťky 8-10 mm. Ale vlastnosti materiálu (typ vazby, hustota zhutnění) se velmi liší v závislosti na jeho značce a konkrétním výrobci. Proto je nutné provést zkušební řezy. Okraj řezu je hladký, světle až tmavě hnědý, mírně zuhelnatělý. Je nutné intenzivní foukání stlačeného vzduchu.

Laminovaná dřevovláknitá deska Lze jej dobře řezat laserem až do tloušťky 10-12 mm. Koncová plocha řezu je v závislosti na tloušťce světle až tmavě hnědá. Je nutný intenzivní přívod vzduchu.

Dřevotříska Řezání laserem je mnohem horší (ve srovnání s jinými dřevěnými materiály) kvůli jeho volné struktuře a vlastnostem použitého polymerního pojiva (epoxidové nebo formaldehydové pryskyřice). V zásadě je možné řezat dřevotřískové desky o tloušťce 6 mm. Okraj řezu je nerovný, tmavě hnědý, někdy černý.

Guma a linoleum Lze dobře řezat laserem. Ale zároveň se vulkanizace ztrácí v tenké (asi 0,1 mm) vrstvě kolem okrajů řezu. U některých typů pryže je možné zuhelnatění podél koncové plochy řezu. Zůstává specifický zápach, který se časem vytrácí.

Akryl (plexisklo). Velmi běžný materiál pro řezání laserem díky atraktivnímu vzhledu řezání a gravírování. Velmi dobře se řeže až do tloušťky 10 mm. Bez problémů lze aplikovat jakýkoli typ laserového gravírování. Snad lépe než všechny ostatní materiály splňuje požadavky na laserové zpracování. Je to dáno především tím, že při laserové expozici prakticky nedochází k tavení materiálu, hlavně k odpařování a odstraňování par stlačeným vzduchem, který je přiváděn do zóny zpracování. Ke znatelnému natavení řezné plochy dochází pouze při nízké řezné rychlosti a minimálním přívodu vzduchu – právě proto, aby nedošlo k vznícení materiálu. Pak máme to, čemu se říká “zrcadlový okraj”. Při práci s mléčným a barevným akrylem je tento efekt méně výrazný.

Na hraně řezu je obvykle pozorována tenká pruhovaná struktura, která je téměř zcela neodstranitelná a je způsobena fyzikálními procesy probíhajícími v zóně řezu. Tato jemná struktura by však neměla být zaměňována se zuby s větší amplitudou, které jsou důsledkem nedostatků ve vybavení.

Při řezání akrylátu o tloušťce větší než 5-8 mm je nutné vzít v úvahu tepelná pnutí, která mohou v materiálu vzniknout, zejména v režimu „zrcadlového řezu“, a interagovat s jeho vlastními vnitřními pnutími.

Polystyren řeže pomaleji a hůře než akrylové sklo (podobná situace je pozorována u gravírování). Polystyren je prořezán taveninou materiálu. Proto je výskyt záblesku na okrajích řezu nevyhnutelný. Při malém přísunu stlačeného vzduchu je řezná hrana téměř průhledná, ale záblesk je výrazný. Se zvyšujícím se přívodem vzduchu se záblesk zmenšuje, ale řezné hrany zdrsní a mřížka obráběcího stolu a ventilace se zanesou tenkými nitěmi vyfouknutými z oblasti řezu. Po řezání téměř každého listu obrobku je nutné vyčistit stůl a větrací mřížku. Řezání polystyrenu je možné, ale velmi pracné.

Polyesterové sklo (PET, PET, PETG). Polyesterové sklo lze dobře řezat laserem, ale hůře než akrylové. Malý záblesk je téměř nevyhnutelný. Plocha řezu se může blížit i zrcadlu, ale periodické nerovnosti plochy řezu jsou vždy přítomny a jsou poněkud výraznější než u akrylu.

Styren akronitril (SAN)– relativně nový polymerní materiál používaný v reklamních technologiích, který lze dobře řezat laserem. Kvalita řezu je mezi akrylem a polystyrenem přibližně průměrná.

Zrcadlové a fóliové plasty Obecně se řežou stejně jako základní materiál, ale s možností poškození zrcadlové vrstvy jsou spojeny i určité problémy. Hodně záleží na typu a značce pokoveného plastu, způsobu nanášení pokovené vrstvy a (nebo) ochranné vrstvě barvy. Ve všech případech je zapotřebí intenzivnější vstřikování vzduchu, aby se snížila pravděpodobnost požáru a poškození zrcátka. Navíc, aby nedošlo k poškození zrcadlové vrstvy, je často vhodné řezat takové plasty zrcadlovou vrstvou nahoru. Proto je vhodné provést zkušební řezy pro každý typ materiálu.

Polykarbonátové Špatně se řeže laserem a jen malé tloušťky, do 1-2 mm. Okraj řezu je zrcadlově hnědý, s výrazným zábleskem a znatelnou periodickou strukturou. Je možné řezat komůrkový polykarbonát o tloušťce 4-6 mm, ale s velmi nízkou kvalitou řezu.

Lamináty — textolit, getinaky atd. Laserem se řežou velmi špatně a jen malé tloušťky. To je z velké části způsobeno vrstvenou strukturou materiálu a vlastnostmi použitého polymerního pojiva.

Polypropylen, kaprolon a další lité polymerní materiály, vč. termosety Dá se celkem slušně řezat na tloušťky 5-10mm. Hodně ale záleží na konkrétní značce materiálu a jeho výrobci. Proto je nutné provést zkušební řezy.

Fluoroplast lze řezat laserem, ale pouze s velmi dobrou trakcí. Objemová povaha absorpce laserového záření ve fluoroplastech určuje velmi specifickou, výbušnou povahu procesu řezání.

Opláštění plasty a termoplasty. Většina se řeže pouze na malou tloušťku (do 1-2 mm). Kvalita řezu může být docela slušná, ale pracnost řezání je vysoká. Na každé dávce materiálu je nutné provést zkušební řezy.

Polystyren a pěnová pryž řez bez problémů. Řezání je možné jak s natavením povrchu hran, tak prakticky bez natavení. Ale při velké tloušťce materiálu (více než 20-25mm) se objevuje výrazný „tvar sudu“ laserového řezu, tzn. okraje řezu již nejsou kolmé k povrchu. Při řezání pěnové pryže dochází k potížím s vnitřním pnutím v materiálu, v důsledku čehož může dojít ke zkreslení obrysu řezu.

Paronit, sádrokarton, slída Řezání laserem je možné a celkem úspěšně. Laserové řezání těsnění příušnic se praktikuje velmi často. Řezná rychlost je dána tloušťkou materiálu. Obecně lze laserem řezat vysokoteplotní a kompozitní materiály, pokud se tyto materiály nebojí tepelného namáhání.

Umělý kámen. Řeznost závisí především na typu použitého pojiva. Téměř jistě dobře řeže umělý kámen o tloušťce 10-12 mm, pokud je na akrylové bázi. Gravírování je obecně vysoce kvalitní i bez použití pomocných prostředků. Koncová plocha výbrusu je hladká, matná. V ostatních případech je nutný zkušební řez.

Přírodní kámen Řezání laserem je v zásadě možné, ale je velmi neúčinné. Rytí takového kamene je docela možné, a to i s docela kvalitním výsledkem. Řezání přírodního kamene CO2 laserem raději nezkoušejte – pro tento účel jsou vhodnější kamenné frézky.

sklo Můžete řezat a gravírovat pomocí CO2 laserového stroje, ale tento proces vyžaduje přesný výběr nastavení a pochopení určitých jemností práce s tímto materiálem. Více o rytí skla jsme si řekli v tomto článku.

Keramika Řezání laserem je možné, ale obtížné. I když některé typy keramických obkladů jsou řezány celkem uspokojivě. Mechanismus tepelného štěpení, který je běžný pro keramiku a používá se při jejím řezání, však dává pozitivní výsledky pouze u velkých dávek přesně stejného typu materiálu. Kromě toho jsou stále vyloučeny malé poloměry zakřivení řezaného obrysu a řezná rychlost je velmi nízká.

Materiály nedoporučované pro laserové zpracování

kovové materiály. Zpracování kovů pomocí CO2 laserového zářiče je obtížný a nevděčný úkol. To je možné pouze v případě, že je k dispozici vysoce výkonný zářič a pouze pro zpracování tenkých plechů (1-4 mm) určitých kovů. Dost často není vhodné v tomto případě používat CO2 laserový stroj – pro práci s kovem se mnohem lépe hodí kovový laserový stroj s optickými vlákny.

Vinyl, PVC a teflon V důsledku laserového zpracování se uvolňují toxické látky, které ohrožují nejen celistvost zařízení, ale i zdraví obsluhy stroje (při zpracování prvních dvou se uvolňuje chlór a laserové zpracování teflonu vede k uvolňování extrémně toxického perfluorisobutylenu). V tomto ohledu se takové materiály pro laserové zpracování velmi nedoporučují. Ale některé odvážné duše se je přesto snaží zpracovat dobrým výfukovým systémem. Tímto způsobem je možné řezat pěnové PVC plasty až do tloušťky 15 mm. S větší tloušťkou materiálu začíná hrana řezu zuhelnatělá. Řezání probíhá při intenzivním přívodu stlačeného vzduchu. Záblesk (otřepy na odlitku nebo výlisku) je velmi malý nebo prakticky chybí, protože Proces řezání probíhá hlavně suchou sublimací materiálu. Koncová plocha řezu má hnědou barvu, časem zesvětluje. Čím silnější je materiál, tím tmavší je řez. Barvu hrany určují páry PVC, které vznikají při procesu řezání laserem a jsou absorbovány do porézního povrchu řezu. Hnědý konec je zachován i při řezání litých vč. průhledné, PVC plasty. Odstranění barvy mechanickým odstraněním nebo praním je možné jen částečně, protože páry pronikají hluboko do materiálu. Části po řezání mají specifický zápach, který časem zmizí.

Ale přesto je experimentování s laserovým řezáním takových materiálů extrémně nebezpečné a nemělo by se dělat.

Laserové řezání se dnes používá v mnoha průmyslových odvětvích. Zpracovává se široká škála materiálů a vyrábí se produkty všech druhů funkčnosti a účelu. Průmysl již nemůže fungovat bez laserů a tento nárůst popularity je způsoben celou řadou výhod této technologie.

Výhody řezání laserem:

1. Úspora materiálů. Laserový paprsek má tak malý průřez, že nezanechává prakticky žádný odpad.
2. Vysoká přesnost řezání. Díky tomu je možné vyřezávat prvky složitých tvarů, vystřihovat dekorativní a designové předměty.
3. Hladký okraj. Výsledek řezání nevyžaduje další zpracování hran.
4. Jemná práce. Laser pečlivě zpracovává i tenké vrstvy materiálu (od 0,2 mm), aniž by je poškodil nebo deformoval.
5. Různé zpracovávané materiály a slitiny.

Způsob zpracování materiálů pomocí laserového řezání má kromě svých výhod i značná omezení. Mezi ně patří nemožnost zpracovat silnou vrstvu kovu a vysoká cena samotných strojů. Pro velké hloubky řezu se používá proud pomocného plynu a taková zařízení se nazývají plynové laserové nebo plazmové řezačky.

Materiály pro laserové zpracování

Řezání laserem je v první řadě žádané v kovoobrábění. Stroje jsou schopny řezat širokou škálu slitin různé tloušťky. Čím je materiál žáruvzdornější, tím tenčí vrstvu může laser zpracovat:

• nerezová ocel – do 12 mm;
• mosaz – do 12 mm;
• měď – do 15 mm;
• hliník a jeho slitiny – do 20 mm;
• ocel – do 30 mm.

Materiály s větší odraznou plochou se hůře řežou, náklady na energii na takovou práci jsou vyšší a tloušťka obrobku by měla být menší. Také rychlost a složitost laserového zpracování je ovlivněna stupněm tepelné vodivosti: čím snadněji se kov zahřívá, tím obtížněji se řeže a naopak – při nízké tepelné vodivosti je snazší koncentrovat paprsek v určité místo a řezání probíhá s menším časem a energií.

Kromě kovu laserový paprsek dokonale řeže i další materiály:

• Dřevo – stroj zajišťuje rovnoměrný řez nejen desky, ale také dýhy, překližky, dřevotřísky, dřevovláknité desky, MDF a také korku. Omezení se vztahují pouze na pryskyřičné horniny, protože pryskyřice mohou při zpracování přispívat k požáru.
• Tvrdý průhledný plast – laserový paprsek jemně nataví hrany řezu, vypadají vyleštěně. Tento typ materiálu zahrnuje akrylát, polymetylmetakrylát (plexisklo) a další transparentní typy pryskyřic a bezpečnostní sklo na bázi akrylátu.
• Papír a lepenka jsou vynikající suroviny pro laserové zpracování. Právě pomocí paprsku se vyrábí ty nejjemnější papírové dekorace.
• Sklo – řezání laserem je v tomto případě komplikované vysokou odrazivostí materiálu a vyžaduje hodně energie a vysoký výkon samotného stroje. Navíc pro kvalitní řezání musí být zařízení vybaveno chladicím systémem.
• Pěnová pryž, textil, kůže a koženky jsou také řezány pomocí laserového paprsku.

! K řezání výrobků z PVC, polykarbonátu, ABS, pěnového polystyrenu a polypropylenu byste neměli používat laser. V nejlepším případě získáte nedbalý a neestetický výsledek řezání, v nejhorším případě jsou možné požáry a otravy toxickými produkty tavení těchto materiálů.

Metody zpracování materiálů na laserovém stroji

Díky možnostem laserového stroje se zpracování různých materiálů v průmyslu stalo rychlým a vysoce přesným, snížila se potřeba pracovní síly a zvýšila se kvalita hotových výrobků. Dnes se pomocí laserů provádějí následující operace:

1. Řezání — řezání listového materiálu podle výkresu. Jedná se o efektivní způsob výroby dílů a otvorů v kovu, skle, papíru, dřevě a textiliích.
2. Svařování — spojování dílů z různých surovin. Díky laseru dochází ke svařování bez nanášení dalšího svařovacího materiálu. Operace je použitelná pro výrobky z kovových slitin.
3. Žíhání a kalení — tepelné zpracování kovových prvků laserem za účelem změny jejich fyzikálních vlastností.
4. Gravírování — nanášení vzorů a nápisů na povrch kovových, skleněných a akrylových dílů.
5. Povlak — vytvoření souvislého homogenního povlaku na povrchu součásti v důsledku koherentního elektromagnetického odpařování látky pomocí laseru.
6. Leptání — odstranění nejtenčích vrstev materiálu laserem za účelem vytvoření trvalých stop ve formě kreseb, vzorů a nápisů.

Řezání laserem způsobilo revoluci na trhu kovoobrábění. Dnes to není jen o řezání válcované oceli – z plechu vznikají skutečná mistrovská díla: „krajkové“ prvky kovových konstrukcí, trvalé vzory na povrchu kovových výrobků, umělecké předměty a architektonické prvky. Rytí a leptání si zaslouží zvláštní zmínku jako příležitosti pro značení výrobků, včetně jednotlivých dílů prefabrikovaných kovových konstrukcí určených k expedici na stavbu.