Apa Itu Pemesinan Laser pada Lembaran Akrilik

Dalam hal pemotongan lembaran akrilik, laser CO2 umumnya dianggap sebagai solusi yang ampuh dan-efektif biaya, asalkan digunakan untuk aplikasi yang sesuai. Untuk tugas-tugas yang melibatkan bagian-bagian kecil dan rumit yang memerlukan sudut bagian dalam yang bersih dan tajam, atau untuk bagian-bagian dengan ukuran apa pun yang memerlukan toleransi pemotongan lebih ketat dari 0,005 inci per kaki, laser sering kali merupakan alat terbaik untuk pekerjaan tersebut. Salah satu alasan utamanya adalah pemotongan laser menghasilkan garitan yang sangat sempit, biasanya antara 0,010 dan 0,020 inci. Selain itu, ia menawarkan fleksibilitas luar biasa dalam hal bentuk dan ukuran, dan mungkin yang paling penting, ia memberikan tepian yang halus dan-bebas debu. Karena faktor-faktor ini, ini adalah pilihan utama bagi banyak{10}}aplikasi berkualitas tinggi.

Equipment Overview

Pada dasarnya, laser CO2 beroperasi dengan memancarkan sinar cahaya paralel. Cahaya ini memiliki panjang gelombang spesifik 10,6 mikron. Perlu diperhatikan bahwa panjang gelombang khusus ini diserap dengan sangat baik oleh-bahan nonlogam. Ketika pancaran cahaya, atau energi, difokuskan melalui lensa hingga ke titik yang sangat kecil, pada dasarnya ia menguapkan materi yang menghalangi jalurnya.

Dalam hal konfigurasi mesin, sinar laser terfokus dapat dijaga agar tetap diam di atas tabel penentuan posisi X-Y. Sebagai alternatif, ia dapat diposisikan di atas permukaan stasioner menggunakan apa yang dikenal dalam industri sebagai konfigurasi "kepala terbang". Untuk menjelaskan pengaturan kepala terbang secara sederhana: sinar laser itu sendiri bergerak di atas benda kerja sepanjang satu atau dua sumbu melalui sistem cermin dan roda gigi pemosisian mekanis. Pengontrol, PC, dan perangkat lunak yang digunakan untuk mengatur posisi laser dan pekerjaan sebenarnya sangat mirip dengan perangkat keras dan perangkat lunak yang ditemukan pada peralatan permesinan CNC lainnya. Oleh karena itu, merancang dan mengoperasikan pemotong laser tidak lebih sulit dibandingkan bekerja dengan mesin CNC standar lainnya.

Saat Anda bersiap untuk memotong akrilik dengan laser, ada tiga variabel utama yang perlu Anda perhatikan. Masing-masing hal ini akan mempengaruhi kualitas potongan dan tingkat tegangan yang dihasilkan pada material. Variabel-variabel tersebut adalah:

Kekuatan laser.
Kecepatan umpan.
Denyut nadi.

Semua pengaturan ini dapat disesuaikan untuk mengakomodasi berbagai jenis bahan, ketebalan berbeda, dan hasil akhir tepian yang diinginkan. Untuk memotong lembaran akrilik, unit laser sekecil 40 watt dapat digunakan untuk ketebalan hingga kira-kira ¼ inci. Namun, jika Anda ingin mendapatkan kualitas tepi yang baik dengan laser yang lebih kecil seperti ini, pada dasarnya Anda harus memperlambat laju pengumpanan hingga sekitar 20 inci per menit.

Sebaliknya, untuk lembaran yang lebih tebal atau jika Anda memerlukan kecepatan pengumpanan yang lebih cepat, diperlukan sistem laser yang lebih besar. Laser 180 watt, misalnya, umumnya akan menghasilkan pemotongan yang cepat dan ekonomis untuk sebagian besar ketebalan lembaran akrilik dengan daya hanya sekitar 75%. Mesin dengan watt yang lebih tinggi lagi, dalam kisaran 500 hingga 1000 watt, memungkinkan laju pengumpanan yang jauh lebih tinggi dan juga memungkinkan penggunaan beberapa kepala pemotong secara bersamaan.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

Secara umum diketahui bahwa meningkatkan daya laser pada laju pengumpanan tertentu akan menghasilkan hasil akhir yang lebih berkilau. Namun, kelemahannya adalah hal ini juga meningkatkan tingkat tekanan di tepi lembaran. Sebaliknya, penggunaan laju pengumpanan yang lebih cepat dikombinasikan dengan laju denyut yang lebih cepat biasanya akan menghasilkan tepian dengan tekanan yang lebih rendah, meskipun permukaannya tidak terlalu mengilap.

Mengenai laju denyut (yang diukur dalam denyut per detik, atau pps), ini hanyalah laju "penembakan" laser. Penting untuk dipahami bahwa sinar laser sebenarnya adalah serangkaian semburan kecil, atau pulsa, dan bukan satu aliran yang terus menerus. Anda dapat mengontrol denyut nadi dengan dua cara utama: sebanding dengan waktu, atau sebanding dengan jarak yang ditempuh.

Meskipun metode membuat denyut nadi sebanding dengan waktu lebih umum dan lebih mudah diprogram sejak awal, metode ini sering kali menyebabkan sudut dalam terbakar. Alasannya adalah karena pengontrol X-Y secara alami membutuhkan waktu lebih lama untuk menavigasi suatu sudut dibandingkan untuk menempuh garis lurus. Akibatnya, sudut-sudut-terutama bagian dalam-cenderung menyerap terlalu banyak energi, menyebabkan sudut-sudut tersebut meleleh dan menjadi-tekanan berlebihan. Ini adalah poin penting untuk dipertimbangkan saat memotong-bahan sensitif takik seperti akrilik dan polikarbonat. Sudut dalam biasanya merupakan area lemah yang memikul beban tinggi. Oleh karena itu, segala kemungkinan harus dilakukan untuk meminimalkan tekanan atau lekukan di zona tersebut.

Membuat denyut nadi sebanding dengan jarak yang ditempuh akan menghilangkan sebagian besar masalah ini. Saat pengontrol secara otomatis memperlambat laju umpan di sudut, laju denyut juga melambat. Hal ini memastikan bahwa jumlah energi yang dipancarkan pada titik tertentu sepanjang pemotongan tetap konstan.

Tidak peduli seberapa canggih pengontrol Anda atau seberapa cepat laju umpan Anda; tegangan tepi adalah sesuatu yang selalu perlu dipertimbangkan dalam aplikasi tertentu. Setiap kali lembaran akrilik atau polikarbonat dipanaskan, ada potensi tekanan panas. Masalah ini paling signifikan bila hanya sebagian lembaran yang dipanaskan, dan hal ini persis terjadi selama pemotongan laser.

Antarmuka antara bagian-bagian lembaran yang tidak dipanaskan dan bagian tepi yang cepat panas dan didinginkan dengan cepat sangat rentan terhadap keretakan. Area yang sangat tertekan ini dapat meluas sekitar 0,010 hingga 0,050 inci ke dalam lembaran, tergantung pada ketebalannya. Area ini sangat rentan terhadap keretakan jika terkena pelarut yang tidak kompatibel atau terkena tekanan mekanis yang tinggi, seperti pembengkokan.

Anda dapat meminimalkan masalah tegangan tepi ini dengan menyesuaikan laju umpan, laju denyut, dan daya. Menggunakan daya yang lebih rendah dan laju denyut yang lebih lambat, dipadukan dengan laju pengumpanan yang relatif cepat, akan mengurangi jumlah total energi atau panas yang diserap oleh lembaran. Hal ini, pada gilirannya, mengurangi besarnya tegangan dan jarak penyebaran tegangan ke dalam lembaran. Namun, kita harus menerima bahwa kondisi ini akan menghasilkan hasil akhir yang kurang mengkilap. dalam beberapa kasus tertentu, mungkin akan lebih praktis untuk mengikis atau menghilangkan seluruh area yang tertekan dengan mesin.

Sebagian besar-sistem laser bertenaga tinggi dilengkapi dengan meja penahan vakum-dan aliran bantuan gas. Beberapa faktor di sini dapat mempengaruhi kualitas akhir pemotongan: jenis gas yang digunakan, laju aliran gas tersebut, dan efisiensi meja vakum dalam mengeluarkan uap. Memiliki aliran gas yang baik di seluruh potongan, dikombinasikan dengan vakum yang efektif, membantu menghilangkan uap yang dapat merusak benda kerja, menyebabkan ledakan kecil-dan hangus, atau meninggalkan residu yang tidak diinginkan.

Laser Cuttable Masking

Kinerja masking merupakan pertimbangan utama lainnya ketika memilih lembaran akrilik untuk aplikasi spesifik Anda. Jika penutup tidak menempel dengan benar, komponen dapat rusak atau tergores selama proses pembuatan, dan efisiensi proses itu sendiri dapat terkena dampak negatif. Sebaliknya, jika penutup tersebut terlalu sulit untuk dihilangkan, hal ini akan mengakibatkan tenaga kerja tambahan dan biaya yang lebih tinggi. Memilih masker yang tepat untuk proses fabrikasi adalah kunci untuk meminimalkan masalah ini.

Secara tradisional, penutup kertas telah menjadi pilihan standar untuk pemotongan laser. Keuntungannya di sini adalah tidak menyatu dengan akrilik di tepi potongan. Daya rekatnya yang kuat dan konsisten mencegah masking terangkat selama penanganan dan pemotongan, sehingga melindungi permukaan akrilik dari gas panas dan korosif yang dihasilkan oleh laser. Namun, penutup polietilen-yang dapat dipotong dengan laser kini juga tersedia dalam lembaran akrilik.

Untuk skenario yang memerlukan efisiensi dan keluaran maksimum, lapisan-pelindung polietilen berperekat ringan yang diformulasikan khusus dapat digunakan. Jenis masker ini sangat mudah dilepas dari bagian yang sudah jadi, namun tetap menawarkan daya rekat yang cukup untuk menahan penanganan biasa. Meskipun jarang menjadi masalah besar, jenis penutup ini mungkin terangkat di area di mana laser tidak digunakan terlalu lama, karena formula perekatnya yang lebih ringan. Hal ini biasanya terjadi pada awal pemotongan atau selama pemotongan dengan radius yang sangat sempit. Anda dapat dengan mudah mencegah pengangkatan ini dengan menggunakan "lead-in" di awal pemotongan dan dengan mengurangi denyut nadi atau tenaga saat melewati tikungan tajam.

Jika Anda membutuhkan tepian yang murni dan halus, tersedia penutup polietilen non-perekat yang diformulasikan khusus. Karena semua masker berbahan dasar perekat setidaknya meninggalkan sedikit residu pada tepi potongan, masker tersebut dapat sedikit mengurangi tampilan polesnya. Oleh karena itu, untuk aplikasi yang memerlukan tampilan kualitas tertinggi, disarankan menggunakan masking "laser cuttable" non-perekat. Meskipun penutup ini mungkin sedikit lebih sulit untuk dihilangkan dibandingkan jenis perekat, penutup ini memberikan kualitas tepi yang sedikit lebih tinggi dan lebih tahan terhadap pengangkatan tepi. Jika pengangkatan memang terjadi, Anda dapat mengambil langkah serupa seperti yang dijelaskan di atas.

Hal lain yang perlu dipertimbangkan mengenai masking adalah kerutan. Untuk menjaga tampilan asli lembaran, penutupnya-terutama pada permukaan atas-harus bebas dari kerutan. Jika penutup tidak bersentuhan langsung dengan lembaran pada titik pemotongan, gas panas dapat terperangkap di antara penutup dan lembaran, yang akan menggores permukaan. Pengetsaan biasanya tidak terlalu menjadi masalah di bagian bawah lembaran karena sebagian besar tabel X-Y menggunakan sistem penahan vakum-yang secara efektif menarik gas panas keluar sebelum dapat menyebabkan kerusakan.

Sama seperti mesin canggih lainnya, pemotong laser memerlukan perawatan rutin untuk memastikan kinerja optimal. Merupakan praktik yang baik untuk mencatat pengaturan daya yang diperlukan untuk memotong ketebalan material tertentu pada kecepatan tertentu. Seiring waktu, Anda mungkin akan menemukan bahwa pengaturan daya perlu ditingkatkan atau kecepatan potong perlu dikurangi. Hal ini biasanya disebabkan oleh optik laser yang menjadi kotor atau tidak fokus. Jika hal ini terjadi, kualitas potongan akan menurun. Perawatan rutin yang dilakukan oleh teknisi berkualifikasi sangat penting untuk menjaga efisiensi dan kualitas pemotongan.

Meskipun laser tidak diragukan lagi merupakan alat yang{0}bertenaga tinggi dan canggih, laser belum tentu lebih berbahaya dibandingkan peralatan toko lainnya, asalkan dipasang dan dioperasikan dengan benar. Biasanya kacamata pengaman standar sudah cukup untuk melindungi mata. Namun, penting untuk dicatat bahwa tidak semua kacamata pengaman standar tidak tembus cahaya terhadap panjang gelombang cahaya 10,6 mikron (yang berarti kepadatan optik 5 pada 10.600 nanometer), yang umum untuk laser ini.

Menurut Standar ANSI Z136.1, kacamata pengaman harus diberi label jelas yang mencantumkan panjang gelombang dan faktor perlindungan kepadatan optik.

Selain itu, sistem pembuangan mutlak diperlukan untuk menghilangkan uap berbahaya yang dihasilkan selama pemotongan. Tergantung pada bahan spesifik yang sedang diproses, mungkin perlu menyaring uap ini sebelum membuangnya ke lingkungan luar. Seperti halnya peralatan apa pun, pengetahuan yang memadai tentang prosedur pengoperasian dan keselamatan adalah suatu keharusan sebelum menggunakan sistem pemotongan laser.

Emissions

Ada sejumlah penyelidikan ilmiah yang dilakukan oleh berbagai peneliti yang mencoba menentukan jumlah dan jenis emisi yang dihasilkan dari pemotongan laser akrilik. Terlepas dari semua upaya ini, masih mustahil untuk memprediksi secara pasti-produk sampingan dan konsentrasinya dalam gas emisi.

Emisi ini bergantung pada berbagai faktor, termasuk parameter laser, parameter pemrosesan, gas penutup yang digunakan, metode pembuangan, dan komposisi kimia yang tepat dari polimer akrilik. Selain itu, sebagian besar penelitian ini tidak memperhitungkan dampak kertas pelindung atau penutup polietilen, juga tidak mempertimbangkan kemungkinan dampak pelapisan apa pun.

Ketika akrilik dipotong dengan laser, sebagian besar bahan yang terurai diubah kembali menjadi monomer penyusunnya. di sebagian besar lembaran akrilik, monomer ini terdiri dari lebih dari 90% metilmetakrilat, dan sisanya adalah metakrilat. Hal ini juga umum bagi banyak pemasok untuk menggunakan etilakrilat dalam formulasi akrilik mereka.

(Perlu dicatat bahwa Ethylacrylate dimasukkan oleh Program Toksisitas Nasional dalam daftar zat-zat yang mungkin bersifat karsinogen. Demikian pula, Badan Internasional untuk Penelitian Kanker mencantumkan etil akrilat sebagai kemungkinan karsinogen.)

Selama penelitian ilmiah independen yang dilakukan oleh Heferkamp, Goede, Engel, dan Wittbecker, mereka menemukan bahwa di antara plastik yang mereka uji, akrilik sebenarnya menghasilkan generasi aerosol yang paling rendah (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

Peneliti lain, khususnya Troughton, Sims, Ellwood, dan Taylor, menemukan bahwa selain monomer metilmetakrilat, terdapat sejumlah kecil toluena, metil-2-metil-3 pentenoat, xilena, trimetil benzena, dan alkana. Menariknya, mereka tidak menemukan PAH (hidrokarbon aromatik polisiklik), yang bertentangan dengan temuan sebelumnya yang dilakukan oleh Ball, Kulik, dan Tan.

Disarankan untuk memasang peralatan ventilasi yang memadai untuk memastikan paparan karyawan tetap di bawah tingkat yang diatur. Selain itu, pertimbangan harus diberikan pada peraturan lingkungan jika Anda mengeluarkan gas di luar. Produsen peralatan pemotongan laser biasanya mampu memberikan panduan tentang cara mengumpulkan dan menangani emisi laser dengan benar.