Bearbeitung von Viton® mit Digitaler Laser-Materialbearbeitungs-(Digital Laser Material Processing -DLMP®)-Technologie
Viton® ist eine Gruppe von duroplastischen Fluorelastomeren, entwickelt von DuPont Performance Elastomers. Viton-Harze bestehen aus zwei oder mehr Fluorpolymeren. Insgesamt gibt es vier Grundfamilien von Viton:
Viton A Copolymer von Hexafluorpropylen (HFP) und Vinylidenfluorid (VDF oder VF2)
Viton B Terpolymer von HFP, VF2 und Tetrafluorethylen (TFE)
Viton F Terpolymer von HFP, VF2 und TFE
Sonderqualitäten, darunter GLT, ETP und GFLT Umfasst in der Regel eine Kombination von Ethylen, TFE und Perfluormethylvinylether (PMVE) für erweiterte chemische Beständigkeit
Viton ist bekannt für seine Beständigkeit gegen erhöhte Temperaturen, Chemikalien, Luftoxidation und Sonneneinstrahlung. Aufgrund dieser Eigenschaften ist Viton für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Chemie- und Hydraulikindustrie geeignet. Viton gibt es als Platten, Rohre und Schnüre in der Farbe schwarz.
Chemische Bezeichnungen ---: Die chemischen Eigenschaften hängen von der FKM-Sorte ab
Hersteller Verschiedene
Viton und DLMP®-Technologie
Die Materialeigenschaften von Viton, hauptsächlich Wärme- und Oxidationsbeständigkeit, machen es äußerst kompatibel mit Digitaler Laser-Materialbearbeitungs-(DLMP®)-Technologie. Der Einfluss dieser Eigenschaften auf die Ergebnisse der DLMP wird detailliert in den folgenden Abschnitten besprochen.
Die Laserenergie bewirkt bei Viton einen Materialabtrag und eine Materialveränderung. Das folgende Diagramm veranschaulicht die Auswirkungen und möglichen Bearbeitungsverfahren auf Basis der einzigartigen Wechselwirkungen zwischen Laserenergie und Viton. Im Fall von Viton® können die Verfahren des Laserschneidens, des Lasergravierens und der Lasermarkierung angewendet werden. Die Laserenergie kann das Material abtragen und somit schneiden, markieren und gravieren oder die Eigenschaften der Oberfläche verändern, um eine sichtbare Markierung zu erzeugen. Jedes dieser Verfahren wird nachfolgend im jeweiligen Abschnitt beschrieben.
Materialabtrag ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Material entfernt wird. Material wird entweder vollständig von der oberen zu der unteren Fläche oder teilweise von der Oberseite des Materials bis zu einer bestimmtenTiefe abgetragen.
Viton ist ein hervorragender Absorber von CO2-Laserenergie (Wellenlänge = 10,6 μm). Wenn Viton Laserenergie absorbiert, wandelt es rasch die Lichtenergie in Molekülschwingungen (Wärme) um. Bei ausreichender Wärme erfährt Viton thermischen Abbau, wobei die Molekülbindungen an verschiedenen Stellen in seiner Molekularstruktur aufgebrochen werden. Material, das sich direkt im Laserstrahlpfad befindet, wird abgetragen, wobei Dampf und ein feines schwarzes Pulver erzeugt wird. Für den Laserabtrag von Viton werden ausschließlich CO2-Laser eingesetzt.
Laserschneiden
Laserschneiden ist die vollständige Abtragung und Abtrennung von Material von der Ober- bis zur Unterseite entlang eines bestimmten Pfads.
Aufgrund seiner herausragenden Temperaturbeständigkeit lässt sich Viton mit einem hohen Grad an Präzision schneiden. Die Kanten, die das Laserschneiden bei Viton hinterlässt, sind glatt und ohne Verfärbungen, wie sie gelegentlich bei thermischen Prozessen auftreten. Das Laserschneiden von Viton erzeugt ein feines schwarzes Pulver, das mit einer wässrigen Reinigungsmittel-Lösung beseitigt werden kann. Das im Beispiel dargestellte Verfahren lässt sich für beinahe jede Form einsetzen, sogar für komplexe Schnitte und solche mit sehr engen Toleranzen.
Lasergeschnittene, 0,318 cm dicke Form aus Viton
Lasergravieren
Lasergravieren ist das Verfahren, mit dem Material von der Oberseite bis zu einer angegebenen Tiefe beseitigt wird. Dies ist möglich durch exakte Kontrolle der Lasermodulation. Durch stufenloses Variieren der Laserleistung kann das Lasergravieren für Texturen, Fotos und Informationen, wie beispielsweise Text und Ziffern, genutzt werden. Das Beispiel zeigt, wie mit kontrollierter Laserenergie das Material bis zu einer bestimmten Tiefe entfernt werden kann. Viton lässt sich ohne Verfärbung oder Schmelzen gravieren. Wie beim Laserschneiden, so wird beim Lasergravieren von Viton ein feines schwarzes Pulver erzeugt, das mit einer wässrigen Reinigungsmittel-Lösung beseitigt werden kann.
Lasergravierter Kanal in Viton, 0,102 mm,
Lasermarkieren (Tiefe)
Wenn Laserenergie zum Erstellen einer visuell und/oder maschinenlesbaren Identifikation oder Information auf einem Material verwendet wird, beispielsweise für einen Barcode, ein Datum, eine Chargen-, Serien- oder Teilenummer, wird dies Lasermarkierung mit Tiefe oder Lasertiefenmarkieren genannt, obwohl es sich im Grunde um ein Gravieren in das Material handelt.
Seriennummer, in Viton lasertiefenmarkiert
Materialmodifikation
Wie bereits erwähnt sind 10,6-μm-CO2Laser sehr nützlich zur Materialentfernung beim Schneiden und Gravieren. CO2-Laser sind jedoch beim Erzeugen von Kontrast wirkungslos. Faserlaser sind für diese Aufgabe besser geeignet. Viton absorbiert außerdem 1,06-μm-Faserlaserenergie und wandelt sie in Wärme um. Die auf die Oberfläche aufgebrachte Leistung kann sehr genau gesteuert werden, um Kontrast ohne Materialentfernung zu erzeugen. Die daraus resultierende Markierung ist hellbraun. Dieser Prozess, manchmal als Bleich- oder Schaumbildung bezeichnet, hinterlässt keine Rückstände oder Pulver.
Lasermarkieren (Oberfläche)
Viton kann mit einem Faserlaser oberflächenmarkiert werden, um Informationen, wie beispielsweise Zahlen, Text, Barcodes und sogar Fotos, aufzubringen. Die Markierung ist dauerhaft und weist einen guten Kontrast auf. Damit ist sie eine attraktive Alternative zu Tintendruckverfahren. Obgleich es sich nicht um eine besonders helle Markierung handelt, reicht dieses Bearbeitungsverfahren aus, um visuell und maschinenlesbare Information zu erzeugen.
Seriennummer, auf der Oberfläche von Viton mit einem Faserlaser lasermarkiert
Kombinierte Bearbeitungsverfahren
Mit Viton können verschiedene Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden, ohne das Material bewegen oder neu befestigen zu müssen. Das Beispiel zeigt, wie Bearbeitungsverfahren miteinander kombiniert werden können, um Viton aus einer Platte zu schneiden, einen Kanal in das Material zu gravieren und durch Markieren eine Seriennummer auf die Oberfläche aufzubringen. Bei einem kombinierten Bearbeitungsverfahren erfolgt zuerst das Gravieren und Markieren, dann normalerweise das Schneiden.
Viton, lasergeschnitten, lasergraviert und Oberfläche lasermarkiert
Erwägungen zu Umwelt, Gesundheit und Sicherheit
Laser- Materialinteraktionen erzeugen fast immer Gase und/oder Partikel. Aufgrund seiner komplexen Polymerchemie erzeugt die Laserbearbeitung von Viton mittels eines CO2-Lasers ein breites Spektrum an fluorhaltigen Gasen. Insbesondere enthalten diese Carbonylfluorid und Fluorwasserstoff. Diese Gase und Partikel sollten in Übereinstimmung mit den gesetzlichen Vorschriften nach draußen abgeleitet werden. Alternativ können die Absonderungen erst durch ein Filtersystem und dann nach draußen abgeleitet werden. Viton ist beständig gegen hohe Temperaturen, kann jedoch exotherme Reaktionen hervorrufen, wenn ausreichend Laserenergie zugeführt wird. Deshalb sollte die Laserbearbeitung von Viton stets unter Aufsicht erfolgen.
