Топ-7 материалов для лазерной резки | Полное руководство

Материалы для лазерной резки — это листы и рулоны, которые можно резать, надрезать или гравировать с помощью лазера. Цель — удовлетворить ваши требования к точности кромок, допускам и безопасности. В нашей компании мы являемся служба прототипирования. Лазерная резка — ключевой процесс для быстрого и воспроизводимого изготовления деталей. При прототипировании мы выбираем материалы не по внешнему виду, а по тому, что режется чисто, остается стабильным и безопасным. В этом руководстве рассматриваются материалы для лазерной резки и практические правила их выбора. Это поможет вам быстрее подобрать материалы и избежать переделок.

Что представляют собой материалы для лазерной резки?

Материалы для лазерной резки поглощают энергию лазера контролируемым нами способом. Это делает резку чистой и предсказуемой. Материал считается “подходящим” только в том случае, если он проходит три теста: качество резки, стабильность и безопасность. При выборе неподходящего материала вы столкнетесь с распространенными проблемами. Края могут обуглиться или расплавиться. Детали могут деформироваться. Ширина реза, или ширина пропила, может стать неравномерной. Выделение паров также может представлять реальную опасность. При прототипировании эти проблемы обходятся вам вдвое дороже: сначала во время резки, а затем на исправление. Это включает в себя шлифовку, очистку, повторную резку и подгонку деталей.

Правильный выбор материала также снижает скрытые затраты. Вы получаете больше деталей из каждого листа и меньше брака. Сборка становится более стабильной. Именно поэтому мы всегда начинаем работу по лазерной резке с быстрой проверки материала. Мы делаем это еще до того, как начинаем говорить о скорости или цене.

Как материалы взаимодействуют с лазерами

Материалы хорошо режут, когда поглощают длину волны лазера. Они преобразуют эту энергию в контролируемое плавление, испарение или горение вдоль траектории реза. Резка становится нестабильной, если материал отражает слишком много энергии. Она также становится нестабильной, если тепло распространяется слишком быстро. Например, некоторые металлы рассеивают тепло от места реза. Это может потребовать большей мощности и повлиять на образование заусенцев на кромке. Некоторые пластмассы размягчаются и растекаются обратно в зону реза. Это создает “липкую” кромку вместо четкой.

На практике мы сначала проверяем несколько свойств. Плотность и внутренняя консистенция влияют на предсказуемость резки. Добавки, наполнители, покрытия и клеевые слои влияют на дым, остатки и цвет кромки. Именно поэтому два “похожих” листа от разных поставщиков могут вести себя совершенно по-разному.

Мы также подберите источник лазерного излучения Для выполнения работы. CO2-лазеры часто используются для обработки многих неметаллов. К ним относятся дерево, акрил, бумага и текстиль. Эти материалы хорошо поглощают энергию, создавая ровные края. Волоконные лазеры распространены для обработки металлов. Энергия более эффективно взаимодействует с металлом. Диодные системы могут хорошо работать для некоторых неметаллов. Однако прозрачные материалы и некоторые виды отделки могут вести себя иначе. Это зависит от длины волны лазера и состояния поверхности.

Основные типы материалов для лазерной резки

Существует семь основных типов материалов, обычно используемых для лазерной резки в прототипировании и производстве.

Листы древесины (фанера/МДФ)

Древесные листы — это органические материалы, которые хорошо поддаются резке. Но результат зависит от смолы и клея внутри. Фанера и МДФ популярны для прототипирования. Они дешевы, легкодоступны и быстро поддаются резке. Они хорошо подходят для изготовления шаблонов, архитектурных моделей, трафаретов и приспособлений. Они менее идеальны, если вам нужно отсутствие запаха дыма или детали, безопасные для пищевых продуктов. Кроме того, для использования на открытом воздухе требуется финишная обработка. Фанера также может выйти из строя, если клей не подходит для лазерной резки. Это приводит к неполным резкам и сильному обугливанию.

В нашей мастерской мы рассматриваем выбор древесины как проблему “качества листа”, а не как проблему “типа древесины”. Гладкая МДФ предсказуема. Фанера нуждается в стабильных слоях шпона и правильном клее. Использование сжатого воздуха и малярной ленты часто является решающим фактором между ровным краем и закопченным.

Акрил (литьевой/экструдированный)

Акрил (ПММА) — это пластик, позволяющий получать чистые, отполированные кромки. Это популярный материал для вывесок, плафонов светильников, деталей дисплеев и декоративных панелей. Литой акрил обычно режется более равномерно. Его кромка также может выглядеть более четкой. Экструдированный акрил может иметь больше проблем с кромками, связанных с напряжением. Для него может потребоваться другой баланс скорости и мощности. Акрил не является хорошим выбором для деталей с плотными защелками, которые должны выдерживать удары. Он также плохо работает при высоких температурах.

При работе с акрилом контроль температуры важнее, чем применение силы. Слишком большая мощность или низкая скорость могут вызвать помутнение и образование пузырьков. Это также приводит к расширению зон термического воздействия. Хорошая вентиляция также имеет решающее значение. Пары и вспышки пламени представляют реальную опасность, если резка выполняется неправильно.

Металлы (сталь/нержавеющая сталь/алюминий)

Лазерная резка часто выбирается для обработки металлов, чтобы получить точные формы и повторяющиеся детали. Наиболее распространены сталь, нержавеющая сталь и алюминий. Мы используем их для изготовления кронштейнов, корпусов, рам и панелей. Выбор “лучшего” металла зависит от того, что вы будете делать после резки. Это включает в себя гибку, сварку, финишную обработку и требования к защите от коррозии. Нержавеющая сталь хорошо подходит для коррозионной стойкости. Низкоуглеродистая сталь подходит для экономичных конструкционных деталей. Алюминий хорош для легких конструкций. Но он может быть более чувствителен к образованию шлака на кромках и к тому, как он отражает лазерный луч.

Качество резки металла зависит от вспомогательного газа, положения фокуса и стабильной скорости подачи. Кислород может ускорить резку некоторых сталей. Азот часто используется для уменьшения окисления нержавеющей стали и алюминия. Мы планируем состояние режущей кромки с учетом ваших последующих технологических процессов, таких как нанесение покрытия или сварка.

Кожа

Кожа — гибкий материал, который легко режется лазером, не разрываясь. Её часто используют для изготовления кошельков, бирок, нашивок и ремешков. Для таких изделий важна чёткая форма контура. Кожа менее подходит, если недопустимы запах и следы дыма. Также она может не подойти, если изделие должно соответствовать строгим стандартам качества воздуха. Некоторые виды кожи и отделки могут сильно дымить и давать неравномерный цвет по краям.

Мы рассматриваем кожу как систему “материал плюс отделка”. Натуральная кожа и кожа с покрытием ведут себя по-разному. Искусственная кожа сильно различается в зависимости от основного полимера. Проверка на небольшом участке обычно быстрее, чем гадание.

Текстиль (натуральный/синтетический)

Текстиль можно очень быстро разрезать лазером. В случае некоторых синтетических материалов этот процесс также обеспечивает герметизацию краев. Хлопок, шерсть и другие натуральные ткани легко режутся. Синтетические материалы могут плавиться и сплавляться по краям. Текстиль отлично подходит для изготовления шаблонов, прокладок и выкроек для текстильных изделий. Он не подходит, если материал очень чувствителен к теплу. Кроме того, он не подходит, если грань между “чистым разрезом” и “огнем” слишком тонка.

При работе с текстилем основные параметры, которые необходимо контролировать, — это плотность мощности и скорость. Необходимо отрегулировать подачу воздуха, чтобы удалить дым, не приподнимая ткань. Мы также планируем расположение деталей таким образом, чтобы избежать смещения мелких незакрепленных фрагментов во время резки.

Бумага/Картон

Материалы на бумажной основе хорошо поглощают энергию лазера и быстро режут. Картон и плотная бумага идеально подходят для упаковки прототипов, шаблонов и быстрых макетов. Они не подходят, если необходимо полное отсутствие изменения цвета по краям. Также они плохо работают, если конструкция состоит из множества мелких, подвижных деталей. Кроме того, бумага представляет опасность возгорания, поскольку легко воспламеняется при слишком агрессивных настройках.

Для получения чистых результатов мы используем меньшую мощность и более высокую скорость. Мы также используем надежный метод фиксации материала. Цель — прорезать материал насквозь, а не “поджарить” край. Небольшая тестовая сетка может значительно сократить количество бракованных листов.

Резина (лазерно-безопасные марки)

Резина используется для штампов, подложек и некоторых гибких деталей. Но выбирать её следует с осторожностью. Необходимо использовать только резину, безопасную для лазерной резки. Требуется вентиляция, поскольку пары могут быть очень сильными. Резина не подходит, если вы не знаете её состав. Она также плоха, если может содержать галогены или другие вредные добавки. Некоторые резиноподобные листы на самом деле изготовлены на основе ПВХ, который никогда не следует резать лазером.

Если речь идёт о резине, лазерная резка позволяет получать детализированные изображения. Этого сложно добиться с помощью механической резки. Ключевым моментом является контроль дыма, предотвращение образования нагара и поддержание чистоты лазерной оптики.

Дополнительная литература: Лазерная резка пластика | Материалы, советы и услуги

Как мы выбираем подходящие материалы для проекта

Выбор материала начинается с определения вашей цели. Если приоритетом является внешний вид кромки, мы склоняемся к материалам, которые легко режутся. Если приоритетом является функциональность, мы сосредотачиваемся на механических свойствах и последующих этапах, таких как гибка. Мы также проверяем “реальность производства”. Можете ли вы получать листовой материал стабильно? Поставляется ли он нужной толщины? Не деформируется ли он во время или после резки? Прототипы часто терпят неудачу из-за проблем с доступностью и стабильностью, а не только из-за теоретических требований к материалу.

Вот простой контрольный список, который мы используем:

• Требование к периферии: полированный, матовый, готовый к покраске или сварке
• Требование к допуску: неплотная посадка, плотная посадка или критически важная посадка.
• Среда: внутри помещения, на улице: УФ-излучение, влажность, температура
• Безопасность: испарения, пожарная опасность, неизвестные добавки
• Последующие этапы: изгибание, склеивание, нанесение покрытия, сборка

Если вы пришлете нам чертеж с указанием вышеуказанных пунктов, это ускорит процесс расчета стоимости. Это позволит нам предложить материал, подходящий для вашего проекта и технологического процесса.

Толщина и конструктивные особенности, влияющие на качество резки.

Толщина меняет всё. Она влияет на потребность в энергии и тепловой поток. Более толстый материал обычно требует большей мощности и меньшей скорости. Также требуется более точный контроль фокусировки и вспомогательного газа. Но многие проблемы с качеством возникают из-за конструктивных особенностей, а не только из-за толщины. Очень маленькие отверстия, острые внутренние углы и тонкие перемычки могут перегреваться и деформироваться. Малое расстояние между деталями может вызывать локальное накопление тепла. Это приводит к смещению ширины реза и увеличению обесцвечивания кромок.

Несколько полезных привычек могут улучшить результаты лазерной резки. Делайте мелкие детали реалистичными для толщины материала. Избегайте слишком тонких выступов, которые могут сломаться во время резки. При работе с металлом учитывайте направление заусенцев. Подумайте, нужно ли, чтобы кромка была без оксидов для нанесения покрытия или сварки. При работе с деревом и бумагой учитывайте незначительное изменение цвета кромки. Решите, будете ли вы покрывать кромку защитным составом или обрабатывать её лаком.

Если вы не уверены, самый безопасный вариант — это быстрый тестовый купон. Небольшая полоска с самыми маленькими отверстиями и самыми крутыми изгибами часто показывает реальный предел. Это быстрее, чем любой универсальный купон.

Материалы, которых следует избегать, и более безопасные альтернативы

Некоторые материалы не следует резать лазером. Они могут выделять опасные газы, легко воспламеняться или повреждать оборудование. Мы не обрабатываем лазером ПВХ или винил, содержащие хлор. Они могут выделять токсичные и коррозионные газы. Эти газы могут нанести вред как операторам, так и оборудованию. Мы также избегаем неизвестных “резиновых” листов, если не знаем, из чего они сделаны. Многие из них изготовлены на основе ПВХ. Некоторые пенопласты и пластмассы могут плавиться, воспламеняться или выделять вредные пары. Материалы с покрытием также могут представлять опасность, если неизвестен химический состав покрытия.

Если в вашем проекте используется материал с ограничениями, лучше всего его заменить. Акрил часто заменяет поликарбонат для лазерной резки. Листы на основе ПЭТ могут заменить некоторые виды пластика, похожие на винил. Лазерно-безопасные марки резины заменяют сомнительные штамповочные резинки. Главное — сохранить функциональность, устранив при этом риск для безопасности.

Заключение

Материалы для лазерной резки — это не просто “то, что может разрезать лазер”. Это материалы, которые режут чисто, остаются стабильными и безопасны при правильном технологическом процессе. В нашей компании... услуги лазерной резки, Мы подбираем материалы, сопоставляя ваши задачи с свойствами материала. Такой подход сокращает объем доработок и ускоряет цикл создания прототипа. Перед отправкой чертежа подтвердите марку материала, толщину, требования к кромке и любые последующие этапы. Это самый простой способ получить чистый срез с первого раза.

Часто задаваемые вопросы

Какие материалы чаще всего используются для лазерной резки?

Наиболее распространенными материалами являются листы древесины (фанера/МДФ), акрил и металлы. Бумага, картон и некоторые виды текстиля также пользуются популярностью. Они широко доступны в листовом виде и легко поддаются резке.

Почему фанера иногда плохо режется?

Фанера плохо поддается резке, если клей, пустоты или сучки плохо реагируют на нагрев. Качество листа и тип клея часто имеют большее значение, чем просто маркировка “фанера”. Фанера, изготовленная методом лазерной резки, обычно более предсказуема в работе.

Можно ли вырезать прозрачный акрил с помощью любого лазера?

Качество резки прозрачного акрила зависит от источника лазерного излучения. Системы, использующие CO2-лазеры, обычно хорошо режут акрил. Другие источники лазерного излучения могут испытывать трудности при работе с прозрачными материалами или требовать других настроек.

Какие материалы ни в коем случае нельзя резать лазером?

Не следует использовать хлор для лазерной резки ПВХ или винила. Они могут выделять токсичные и коррозионные газы. Неизвестные виды пластика и некоторые виды пенопласта также могут быть небезопасны без предварительной проверки.

Как выбрать между акрилом, МДФ и металлом?

Выбирайте акрил для большей наглядности. Выбирайте МДФ для экономии средств и скорости изготовления. Выбирайте металл для прочности и функциональности. Ваши последующие этапы производства — такие как гибка или нанесение покрытия — также должны влиять на ваше решение.