Особенности изготовления ложементов на лазерном станке СО2

Ложемент это подложка, в виде вкладыша, или подставка для фиксации какой-либо продукции, либо заготовки. Может быть выполнен из различного материала и изготовлен для различных целей. Наиболее частое применение ложементов это сохранение груза в упаковке в целостности во время перевозки или просто хранения. Все хрупкие материалы, современная электроника, оптика, ювелирная продукция и многие другие товары на сегодняшний день перевозятся с использованием ложементов.

Но сохранная функция ложементов не единственная. Свое применение они так же находят в демонстрационных и рекламных целях: товар облаченный в специальную подложку зачастую смотрится намного привлекательнее и респектабельнее.

Ложементы чаще всего изготавливаются из:

• вспененного полиэтилена (часто называют “изолон”)
• поролона
• картона
• пенопласта

Процесс изготовления ложемента это вырезание контура, повторяющего габаритные формы предмета, спроецированные на плоскость.

С появлением лазерной резки на ЧПУ станке процесс изготовления ложементов для большинства товаров стал намного дешевле и быстрее. Материалы из которых изготавливаются ложементы как правило очень мягкие и легко деформируемые, поэтому не всегда качественно поддаются механическому процессу. К тому же при механической резке нужно постоянно следить за остротой режущего инструмента, который постоянно тупится.

А вот лазерный луч в данном случае стал универсальным средством разрезания, так как он не оказывает механического воздействия на материал. При этом раскрой можно делать практически любой сложности и с хорошей скоростью.

К тому же современные станки механической резки стоят в несколько раз дороже лазерных станков.

Но сначала немного теории про лазерный луч

На рисунке изображена фокусировка лазерного луча посредством оптической линзы. Толщина материала, которую способен прорезать лазерный луч определяется значение 2z – оптимальная глубина фокуса или зона протяжки.

f – фокусное расстояние

D – диаметр лазерного луча

d – диаметр фокусного пятна (ширина реза)

Соответственно получается что чем больше величина 2z тем более толстый материал способен порезать лазерный луч.

Если при работе лазерного станка с фанерой, пластиком, МДФ и другими материалами чаще всего используются материалы с толщиной в пределах 10 мм. за счет того, что они жесткие и трудно-разрезаемые.  В случае же с производством ложементов используемые материалы являются мягкими и лазер способен резать по несколько десятков мм. за один проход. Это является большим плюсом так как ложементы изготавливаются из материалов толщиной превышающей  это значение, например самый популярный размер всепененного полиэтилена 30 мм. Получается, что при изготовлении ложементов нам необходимо получить максимальное значение оптимальной глубины фокуса 2z.

Как узнать какой будет глубина фокуса, а соответственно и толщина разрезания материала. Расчет осуществляется по формуле:

2z= 2.5 * W * (f/D)^2 где

W — длина волны лазера, в мм, примерно 0.01.

D  — диаметр лазерного луча, обычно где-то 6-8 мм.

f – фокусное расстояние линзы в мм.

Так как значения W и D можно условно принять как постоянные для большинства лазерных трубок СО2, то фактически получается, что величина 2z пропорциональна величине фокусного расстояния линзы f. Мы произвели расчеты зоны протяжки для линз с различными фокусными расстояниями и свели полученные результаты в Таблицу 1.

Таблица 1

Теперь поговорим о практической стороне

В зависимости  от толщины будущего ложемента вы подбираете толщину листа материала из которого будете делать ложемент. Если же ложемент достаточно внушительный, то он изготавливается из нескольких слоев, которые в последствии склеиваются между собой. Целесообразно за один проход лазерного луча резать максимальную толщину, хотя бы для того чтобы потом меньше слоев нужно было склеивать. И как следует из результатов Таблицы 1 на помощь приходят длиннофокусные линзы.

Допустим если вам требуется порезать поролон или вспененный полиэтилен толщиной 30 мм, то лучше установить линзу с фокусным расстоянием 3 дюйма. Если толщина материала 50 и более мм., то уже необходимо установить линзу с фокусом 4 дюйма. Кстати мы ставили эксперимент и прорезали 4х дюймовой линзой вспененный полиэтилен толщиной 100 мм за один проход, при чем качество реза было отличным и не наблюдалось округления краев реза по краям. Можно резать и большие толщины, но это уже потребует установки 5 и  6-ти дюймовых линз.

Стоит учитывать, что при установке длиннофокусных линз требуется и установка удлиненного сопла, так как расстояние до материала увеличивается и становится затруднительным доставка воздуха от компрессора в зону реза. Так же у удлиненного сопла диаметр выходного отверстия больше. Это важно, потому что длиннофокусные линзы дают увеличенный диаметр светового пятна и увеличенный диаметр отверстия исключает соприкосновение луча со стенками сопла на выходе.

Скорость же реза вам придется подобрать экспериментальным путем для каждого материала отдельно в зависимости от мощности лазерного излучения.