Rogers Corporation PORON 4701-30

Лазерная обработка материала Rogers Corporation™ PORON 4701-30

Введение

Rogers Corporation™ PORON® 4701-30 представляет собой пенополиуретан с полузакрытыми порами с высоким сопротивлением сжатию. Материал сертифицирован лабораторией Underwriters Laboratories, Inc. как огнестойкий без использования дополнительных химических веществ и экологически чистый материал для областей, требующих максимальной долговечности и гибкости применения. PORON 4701-30 может иметь плотность 240 кг/м3, 320 кг/м3 или 400 кг/м3. PORON 4701-30 каждой плотности поставляется толщиной от 0,79 до 12,70 миллиметров. Для тестирования лазерной обработки был выбран пенополиуретан PORON 4701-30 толщиной 1,57 мм и плотностью 320 кг/м3. Схема материала PORON 4701-30 показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема материала PORON 4701-30, демонстрирующая однородность пенополиуретана толщиной 1,57 мм.

Пенополиуретан PORON 4701-30 очень сильно сжимается, что затрудняет его обработку обычными механическими методами. Бесконтактный характер лазерной обработки преодолевает эту трудность и позволяет обрабатывать пенополиуретан PORON 4701-30 без механического деформирования материала. Технологии компании Universal Laser Systems упрощают единообразную и многократную обработку этого материала с высокой точностью размеров, практически исключая деформацию материала во время обработки.

Примечания к лазерной обработке

Пенополиуретан PORON 4701-30 был протестирован для оценки применимости лазерной обработки и определения наилучшей конфигурации лазерной системы. При лазерной резке PORON 4701-30 поглощает энергию при длине волны 9,3 мкм более эффективно, чем при других длинах волн, образуя кромку реза с минимальными тепловыми эффектами. При использовании более высокой пиковой мощности лазера можно увеличить скорость подачи системы. Это уменьшит время действия луча при лазерной резке материала, дополнительно уменьшив зону теплового воздействия. При мощности 150 Вт и 9,3-микронной длине волны лазерного излучения лазерная резка материала PORON 4701-30 обеспечивает гладкую качественную кромку вдоль траектории обработки. При просмотре под увеличением видно, что из-за пористой природы этого материала воздушные карманы, которые вскрываются во время лазерной резки, делают кромку грубой. Сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение кромки PORON 4701-30 показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение кромки PORON 4701-30 после лазерной резки. Зона теплового воздействия составляет 70 мкм.

Для сравнения и определения применимости была протестирована обработка PORON 4701-30 также с альтернативной конфигурацией системы с длиной волны 10,6 мкм. Результаты сравнения этих двух конфигураций лазерной системы приведены в таблице 1. Обе конфигурации системы показали свою практическую применимость.

Таблица 1. Сравнение конфигураций системы

Конфигурация системы	Зона теплового воздействия	Характеристики процесса	Требования к последующей обработке
9,3 мкм	Для обеих конфигураций можно ожидать одинаковую зону теплового воздействия — около 70 мкм	Конфигурация лазерной энергии с длиной волны 9,3 мкм дает чистую, однородную кромку с минимальной зоной теплового воздействия вдоль траектории обработки	После обработки материала PORON 4701-30 с конфигурацией 9,3 и 10,6 мкм дополнительная обработка не потребовалась.
10,6 мкм	Для обеих конфигураций можно ожидать одинаковую зону теплового воздействия — около 70 мкм	Характеристики, аналогичные конфигурации 9,3 мкм; однако лазерная энергия при длине волны 10,6 мкм поглощается этим материалом не так эффективно, что при использовании эквивалентной мощности лазера требует снижения скорости обработки примерно на 30%

Пример обработки

Благодаря технологии Universal Laser Systems могут быть реализованы проекты по обработке материала PORON 4701-30, в которых требуется получать сложные геометрические формы и мелкие элементы без ухудшения физических свойств материала. Пример, демонстрирующий результаты лазерной резки материала PORON 4701-30, показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Пример геометрии, которую можно получить при помощи лазерной резки материала PORON 4701-30.

Заключение

Материал PORON 4701-30 подходит для лазерной обработки и был тщательно протестирован для определения оптимальной конфигурации системы. В ходе тестирования установлено, что лазерная резка этого материала является практически выполнимой, а лучшая конфигурация для его обработки — мощность CO₂-лазера 150 Вт при длине волны 9,3 мкм. PORON 4701-30 эффективно поглощает лазерную энергию с длиной волны 9,3 мкм, создавая качественную однородную кромку с минимальной зоной теплового воздействия и обесцвечивания. Приемлемые результаты могут быть получены также при лазерной резке этого материала при помощи лазерного источника с длиной волны 10,6 мкм.