Průvodce laserovým řezáním plastů: Co lze řezat a co nikdy nesmíte řezat

Průvodce laserovým řezáním plastů: Co lze řezat a co nikdy nesmíte řezat

Proč „plast“ není jeden materiál

List plastu přichází s barvou, tloušťkou a cenou. Žádná z těchto tří vlastností laseru neříká, co má právě dělat.

„Plast“ popisuje rodinu materiálů s úplně odlišnou chemickou strukturou, a CO2 paprsek o vlnové délce 10,6 mikrometru reaguje na chemii, nikoli na štítek na ochranné fólii. Vyplývají z toho dvě důsledky, které určují všechno ostatní v tomto průvodci.

Nastavení se mezi různými plasty nepřenáší. Akryl, polystyren a ABS mohou na regálu vypadat podobně, ale při stejné síle a rychlosti se chovají zcela jinak. Soubor, který čistě řeže jeden materiál, u jiného může tavit, táhnout nit nebo ho zapálit.

Některé plasty nesmí být vůbec řezány, bez ohledu na nastavení. Ne proto, že by okraj byl nehezký, ale proto, že proces uvolňuje plyny, které poškozují stroj a ohrožují obsluhu. Žádné množství přívodu vzduchu, žádná rychlost ani žádný filtr nezmění zakázaný materiál na bezpečnou úlohu. Jedná se o rozhodnutí týkající se materiálu, nikoli parametrů.

Většina termoplastů se řeže tavením a odpařováním, takže „řezaná hrana“ je ve skutečnosti znovuztuhlý roztok. Proto jsou okraje plastů lesklé, nitkovité nebo lepkavé, nikoli čisté a vláknité jako u dřeva. Množství vzniklého roztoku a rychlost jeho ochlazení určují vzhled okraje.

Termosety představují opět jiný případ. Epoxidové pryskyřice, fenol-formaldehydové pryskyřice a sklovým vláknem zpevněné desky se netopí, ale karbonizují, mění se na prach a zanechávají drsnou hranu. Nejsou tak vlastně řezány, nýbrž po přímé čáře poškozeny.

Seznam materiálů, které nelze řezat

Tato část příručky stojí za to vytisknout a pověsit na zeď. Níže uvedené materiály jsou odmítnuty bez ohledu na jejich tloušťku, nastavení stroje nebo velikost zakázky.

Dvě praktické poznámky k tomuto seznamu.

Zaprvé, ekonomický argument je pro většinu dílen silnější než zdravotní argument, a stojí za to jej vyjádřit jasně: chlorový plyn napadá optické vrstvy a kovové povrchy, kterých se dotýká. Jediná PVC práce může zanechat na čočce film a spustit korozi vedení, která se projeví až po měsících sníženou kvalitou řezu. Proto tato pravidla nemají výjimky pro „jen jeden malý díl“.

Za druhé seznam obsahuje materiály, které je zcela bezpečné obrábět, pily, frézovat. Acetal a PVC jsou běžné technické materiály. Omezení se vztahuje na tepelné zpracování, nikoli na samotnou existenci materiálu.

Jak identifikovat neznámý plast dříve, než se umístí na pracovní povrch

Nejužitečnější návyk při práci s plasty je odmítnout řezat cokoli, co nedokážete pojmenovat. Identifikace je obvykle snadná a téměř nikdy nevyžaduje žádný test.

Platí jednoduché pravidlo: bez technického listu se neřeže. Pokud zákazník dodá vlastní materiál, požádejte jej písemně o název polymeru ještě před umístěním na pracovní povrch. Nelze-li jej poskytnout, nabídněte zakázku jako „materiál bude potvrzen“ nebo ji odmítněte.

Nejčastější chybou není neznalost, ale kontinuita: „minulý měsíc jsme to řezali a bylo to v pořádku“. Dodavatelé mění třídu materiálu, přísady a povrchovou úpravu, aniž by změnili název výrobku, a materiál, který se choval určitým způsobem v březnu, se může v říjnu chovat jinak.

Chování běžných plastů pod laserovým paprskem

Za předpokladu, že materiál prošel kontrolou na seznamu „nikdy nerušit“, se chování stále liší natolik, že každá skupina vyžaduje vlastní test.

Stojí za pozornost dva jevy. Materiály s nízkou viskozitou taveniny, jako jsou PP a PE, vytvářejí nitě, protože tavenina je řídká a vzduchová podpora ji táhne. Materiály, které se snadno obarvují, jako je PC, reagují na přebytečné teplo hnědým okrajem, který nelze odstranit leštěním.

Tloušťka mění situaci více než u dřeva. Deska PP o tloušťce 2 mm se může řezat uspokojivě, zatímco deska stejného typu o tloušťce 6 mm se deformuje a vytváří nitě, protože teplo musí urazit delší vzdálenost a je třeba odvést více taveniny.

Proč mají okraje vláknitý, lepkavý nebo čistý vzhled

U dřeva a papíru je řezný okraj povrchem řezu. U plastů je to zmrazená verze taveniny a její vzhled přímo ukazuje, kolik kapalného materiálu vzniklo a jak rychle ztuhl.

To dává tři režimy selhání a jeden režim úspěchu.

Vláknité okraje vznikají, když je tavenina dostatečně tenká na to, aby byla tažena místo vyvrhována. Pomocný proud vzduchu táhne nitě polymerního materiálu přes řez, ty se ochladí ve vzduchu a svaří se zpět k dílu. Často se vyskytují u PP, PE a PETG. Řešení je protiintuitivní: zvyšte rychlost a snižte energii, aby se roztavilo méně materiálu; poté upravte proud vzduchu tak, aby čistil řezní štěrbinu, aniž by táhl materiál.

Lepkavé nebo lepkavé okraje vznikají, když se tavenina ztuhne příliš měkce. Polycarbonát je klasickým případem: okraj vypadá v pořádku, ale při stisknutí nehtem se na něm objeví stopy a lepí se; díl nelze pak manipulovat bez zanechání otisků. Snížte energii a zvyšte rychlost; pokud materiál stále nedává suchý okraj, může být vhodnější použít pily nebo frézky.

Kulaté nebo zvýšené okraje vznikají, když je tavenina tlačena směrem nahoru místo ven z řezní štěrbiny. Rozměry řezu jsou správné, ale horní plocha má okraj, který se nepřilehne rovnoběžně. ABS tento jev ukazuje velmi zřetelně. Nejprve zkontrolujte zaostření, poté směr proudu vzduchu.

Čisté hrany pocházejí z materiálů, které se více vypařují než tají, například PMMA a PS, a z udržování energie jen mírně nad prahovou hodnotou potřebnou k dokončení řezu.

Ochranná fólie si zaslouží zvláštní poznámku. Ponechání tovární fólie na povrchu chrání přední stranu, avšak samotná fólie se taví do řezné hrany a může se k součásti přilepit. Pokud je nutné povrch během řezání chránit, je obvykle lepší volbou nízkolepicí převodní páska aplikovaná operátorem než ponechání dopravní fólie na místě; před sériovým zpracováním je však nutné pásku otestovat na odpadním kusu.

Výpary, požár a roztavený kapací proud

Hlavním nebezpečím u této skupiny materiálů jsou výpary z plastů, které jsou nejčastěji podceňovány, protože jsou často neviditelné.

Výpary se kondenzují. Na rozdíl od dřevěného kouře, který se většinou z stroje odvádí, se pára z plastů ochladí a usadí na prvním chladném povrchu, který potká: čočce, trysce, vnitřní stěně výfukového potrubí nebo ventilátoru pro odvádění. Tato vrstva zhoršuje kvalitu řezu dlouho před tím, než si někdo všimne jakéhokoli zápachu, a je také důvodem, proč je nutné čistit optiku častěji při práci s plasty než při práci s dřevem.

Odvádění musí odpovídat zpracovávanému materiálu. Řezání plastů pomocí systému odvádění určeného pro dřevěný prach je běžnou a finančně nákladnou chybou. Výpary z plastů vyžadují vhodnou filtrační technologii a odváděný vzduch by neměl být znovu vracen do dílny, pokud není filtrace speciálně navržena pro tento účel. Pokud stroj odvádí ven, ujistěte se, že výfukový otvor není umístěn vedle nasávacího otvoru pro čerpaní vzduchu.

Roztavený kapací proud je cestou šíření požáru. Tavit se mohou plastové materiály. Plameny se mohou kapat skrz plástev na podložku, podlahu nebo do sběrného zásobníku a zapálit druhý požár pod tím, který operátor právě pozoruje. Pozor zejména na PC, PP a PE. Udržujte prostor pod podložkou prázdný a nikdy neukládejte odpadní kousky do stroje.

Nikdy nenechávejte zpracování plastů bez dozoru. Toto je standardní postup pro veškerou laserovou práci, ale u plastů je opakování nutné: mohou se vznítit, kapat a dále hořet i uvnitř odsávacího systému poté, co se hlava zastaví.

Dva zvyky údržby mají největší vliv. Čistěte čočku a trysku podle plánu, nikoli až při výskytu příznaků, protože tenká vrstva plastu se usazuje neviditelně. A vyprázdněte sběrný zásobník po každé práci s plastem, protože směs odpadních kousků plastů představuje jak zátěž palivem, tak – pokud byl některý z nich nesprávně identifikován – riziko kontaminace pro další zpracování.

Nejčastější chyby při práci s plastem začínají ještě před spuštěním úkolu

Poslední řádek ušetří nejvíce materiálu během jednoho roku. Jednoduchý záznam — polymer, dodavatel, tloušťka, nastavení, výsledek na okraji — přemění výrok „tento kus jsme minulý měsíc řezali a bylo to v pořádku“ na důkaz, který lze ověřit ještě před další šarží.

Výběr správného stroje pro práci s plastovými deskami

Práce s plastovými deskami nepodporují maximální výkon. Podporují kontrolovanou nízkou energii, stabilní pohyb a extrakci skutečně navrženou pro odvádění kouře, protože většina plastových úloh spadá do nízkoenergetického rozsahu možností CO2 systému a selhání nastává kvůli příliš vysoké teplotě, nikoli kvůli nedostatku tepla.

Velikost pracovní plochy odpovídá velikosti desky, nikoli velikosti součásti. Standardní formáty plastových listů jsou velké, a ložisko, které nemůže list umístit rovně, nutí buď k předřezání, nebo k přepracování návrhu. Formáty 1325 a 1610 umožňují zpracování celých listů a vnořenou výrobu; formát 6090 je vhodný pro malé díly, prototypy a práci s jedním listem, kde dominuje manipulace.

Stabilita pohybu se přímo projevuje na okraji. U plastů neustálý průchod způsobuje viditelné pruhování a proměnlivou kvalitu okraje, protože historie tavení se mění podle rychlosti. Stroj, který udržuje konstantní rychlost i ve zatáčkách, vytváří rovnější okraj než stroj, který zrychluje a zpomaluje.

Polohování kamery je užitečné tam, kde musí řezy odpovídat tištěnému plastovému listu, což je běžné u reklamních a výstavních aplikací. Dvojhlavová konfigurace zvyšuje výkon při opakovaných dílech bez změny procesu.

Výkonové konfigurace na platformách 6090, 1390 a 1610 se pohybují v rozmezí 100 W až 150 W; pro plastové desky je to dostatečné. Rozhodující je, jak přesně a řiditelně stroj dodává výkon na dolní hranici tohoto rozsahu. Pokud jde o značení místo řezání — čísla dílů, štítky, sériové tabulky — je správným nástrojem CO2 značicí stroj; použití řezačky pro značení zbytečně plýtvá jejími možnostmi v obou směrech.

Specifikace, u níž je nejlehčí podcenit požadavky, je odvzdušňování. Výpary z plastu jsou omezením, po jakou dobu lze stroj provozovat s plastem; filtrace dimenzovaná pro dřevo se ucpe, nepostihnou pach a usadí se jako vrstva na optice.

Závěr

Plasty jsou skupinou materiálů, u níž jediný neidentifikovaný list může způsobit největší škodu a kde je řešení spíše postupové než technické.

Pravidla jsou krátká a snadno zapamatovatelná. Před tím, než se polymer dostane na podložku, jej pojmenujte, a odmítněte všechno, co nelze pojmenovat. Seznam materiálů, které nesmí být řezány, je zcela neporušitelný: PVC, PTFE, acetal a sklem vyztužený epoxid nejsou problémy nastavení parametrů. Očekávejte, že okraj bude zmrazený roztavený materiál, a řiďte ho rychlostí a energií, nikoli vyšším výkonem. Považujte výpary za zároveň údržbový i zdravotní problém, protože se stejně snadno usazují na stroji jako pronikají do vzduchu. Udržujte prostor pod podložkou prázdný, protože roztavený plast kapá.

Dílna, která dodržuje tato pravidla, může na stejném stroji řezat ziskově PS, ABS, PET, PP, PE a PC jako akryl, MDF a desky – a zároveň může odmítnout zakázky, které by tiše poškodily optiku.