使用100W的CO2激光器切割帆布面料
如果近期你想為你的帆船或游艇更換一塊新帆的話,你就會(huì)知道如今的帆布面料與去年或是更久前的有了很大的不同,它們中都添加了許多不同的工程材料,并運(yùn)用了更堅(jiān)固耐用的編織技術(shù)。現(xiàn)今,帆布已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的帆布,我們可以在編織過(guò)程中加入聚酯無(wú)紡布材料或是將聚酯材料與帆布用膠水壓制在一起形成一種高性能、能承受巨大壓力的面料或是板材。最終的成品會(huì)涂上一層熱固性的耐磨密胺樹脂或是烏拉坦(urethane)橡膠以改善帆布在編織上較為稀疏的缺點(diǎn)。
一旦要準(zhǔn)備對(duì)其形狀進(jìn)行裁剪,我們要將帆布放在一塊大面積的平板式激光切割系統(tǒng)上進(jìn)行裁剪。聚酯帆布的切邊也會(huì)在切割時(shí)做封口處理,以防止其從切邊出散開或磨損。為了驗(yàn)證不同帆布面料的裁剪速度和切邊質(zhì)量,我們將XY拱架系統(tǒng)裝配一個(gè)焦距63.5 mm (2.5”)的透鏡,能提供100微米(0.004”)的光斑和1.8 mm (0.07”)的焦深。潔凈、干燥的空氣(CDA)以1.4 bars (20 PSI)的壓強(qiáng)噴出,作為輔助氣體。
這塊0.005" 厚的滌綸帆布樣品使用100W的激光 使用200W的CO2激光器,切割0.015" 厚的復(fù)合帆布樣品進(jìn)行切割,
速度可達(dá)2000英寸每分鐘 速度可達(dá)1500英寸每分鐘
涂有密胺樹脂涂層的編織樣品如第一副圖所示,厚度為0.13mm (0.005”),激光器功率為100W和20W。即使在使用100 W的功率時(shí),該樣品的切割速度也能達(dá)到51米每分(2000英寸/分-IPM),這已經(jīng)是我們工作臺(tái)可達(dá)到的最大速度。樣品切邊干凈平整無(wú)變色。
精選應(yīng)用: 激光切割碳纖維復(fù)合材料
現(xiàn)今的復(fù)合材料基本可以分為三大類:陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和另一種最常見的——聚合物基復(fù)合材料(或稱PMC)。聚合物復(fù)合材料是在熱固性樹脂(如環(huán)氧樹脂或聚亞胺酯等)中添加強(qiáng)化纖維(如碳纖維、石墨、玻璃纖維、芳香族化合物等)。雖然這些纖維本身的強(qiáng)度并不高,但是一旦與樹脂材料結(jié)合在一起便形成了一種輕質(zhì)、牢固、耐用的新型材料,在航空航天業(yè)已有廣泛應(yīng)用。
CO2激光切割技術(shù)由于其加工的非接觸性,理想適用于各類復(fù)合材料的切割,尤其是形狀特殊或截面切割等情況。在此測(cè)試中我們使用200W的激光器,切割速度為120-125 英寸/分(IPM)。用2.5" 的正彎月透鏡是光束焦距于PMC材料表面下1 mm (0.04")下,由此可產(chǎn)生100um (0.004") 的光斑和1.8 mm (0.07") 的焦深。
用空氣作為輔助氣體切割PMC編織材料 輔助氣體換為高壓氮?dú)庖詼p少切邊碳化
第一張圖片是PMC編織材料用40-PSI的空氣作為輔助氣體切割的情況,切邊處有輕微的碳化現(xiàn)象,這是典型的化學(xué)降解切割法造成的,激光能量將材料降解并被輔助氣體清除。由于這個(gè)應(yīng)用中切邊的質(zhì)量非常重要,因此我們將輔助氣體換成高壓氮?dú)?。在第二副圖片中我們可以看到,高壓氮?dú)?/span>(180 PSI)能顯著減少PMC材料切邊的碳化。
必須注意的是雖然使用高壓氮?dú)夂髿怏w消耗量增加了355% (N2 的流速為2.73 CFM @ 180 PSI;空氣的流速為0.77 CFM @ 40 PSI),高純度氮?dú)廨^呼吸級(jí)空氣而言的相對(duì)成本增加了200% ,但切邊質(zhì)量卻大大改善。
為硅膠管打標(biāo)
使用25 W 激光器,打標(biāo)速度為20"/s下產(chǎn)生的清晰、有凹凸感的標(biāo)識(shí)
硅膠管在制藥和生物技術(shù)這種需要傳輸純凈液體的產(chǎn)業(yè)有廣泛應(yīng)。除了它的柔韌性和抗穿刺性,它也完全不含那些會(huì)滲入傳輸液體的化學(xué)添加物。
這個(gè)應(yīng)用的目的是為了證明硅膠管打標(biāo)的可能性。我們使用WinMark Pro打標(biāo)軟件,創(chuàng)建一個(gè)包含15 組兩位數(shù)數(shù)字字符的標(biāo)識(shí)文本,使用FH 系列200 mm透鏡。這種方法使我們能在管上一段一段的進(jìn)行打標(biāo),長(zhǎng)度大約為210 mm (8.3"),垂直方向的最大距離約為165 mm (6.5")。文本對(duì)象使用“簡(jiǎn)”體(12款內(nèi)嵌字體中的一款),文本高度為2.7 mm (0.11")。
使用25W的激光器,速度設(shè)置為508 mm/s (20 inches/sec),打30個(gè)字符所用的時(shí)間為0.68秒。
板材樣品如第二幅圖所示,它是由滌綸織物和聚酯薄板粘合而成。此塊樣品的厚度為0.38mm (0.015”),切割速度為19米每分(750 IPM),激光器功率為100W。在使用200W的功率時(shí),切割速度可達(dá)38.1米每分(1500 IPM)。同樣地,樣品切邊干凈平整無(wú)變色。