Лазерная обработка материала Rogers Corporation BISCO BF-1000

Введение

Rogers Corporation™ BISCO® BF-1000 — это мягкий, пористый силиконовый поролон с высокой сжимаемостью и долговечностью. Материал сертифицирован лабораторией Underwriters Laboratories, Inc. как огнестойкий без использования дополнительных химических веществ и экологически чистый альтернативный материал. BISCO BF-1000 выпускается разной толщины — от 1,60 до 25,40 мм при плотности 208 кг/м3. Для тестирования пригодности для лазерной обработки был выбран пористый силикон BISCO BF-1000 толщиной 1,60 мм. Схема материала BISCO BF-1000 показана на рисунке 1.
Rogers BISCO BF-1000 Layers

Рисунок 1. Схема BISCO BF-1000, демонстрирующая однородность поролона толщиной 1,60 мм.

Материал BISCO BF-1000 обладает способностью сохранять свои физические и механические свойства в широком диапазоне значений давления и температуры, особенно при высоких температурах, что делает его подходящим и рекомендуемым для лазерной обработки. Бесконтактный характер лазерной обработки позволяет обрабатывать пористый силикон BISCO BF-1000 без механического деформирования материала. Технологии компании Universal Laser Systems упрощают единообразную и многократную обработку этого материала с высокой точностью размеров, поскольку бесконтактный характер лазерной обработки исключает деформацию материала во время обработки.

Примечания к лазерной обработке

Пористый силикон BISCO BF-1000 был протестирован для оценки применимости лазерной обработки и определения наилучшей конфигурации пиковой мощности и длины волны лазера. При лазерной резке пористый силикон BISCO BF-1000 поглощает энергию CO2-лазера 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 конфигурации с мощностью CO2-лазера 150 Вт и длиной волны 9,3 мкм лазерная резка пористого силикона BISCO BF-1000 создает ровную и однородную кромку и требует минимальной последующей обработки. Во время лазерной резки пористого силикона BISCO BF-1000 вдоль обработанной кромки образуется небольшое количество отходов, которое можно удалить легкой протиркой. Из-за пористой структуры этого материала кромка не получается совершенно гладкой, так как воздушные карманы на краю создают волнистый контур. Сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение кромки показано на рисунке 2.
Rogers BISCO BF-1000 Figure 2

Рисунок 2. Сделанное под микроскопом при 300-кратном увеличении изображение кромки материала BISCO BF-1000 после лазерной резки. Зона теплового воздействия на кромке составляет 90 мкм.

Материал BISCO BF-1000 был протестирован с длинами волн 9,3 и 10,6 мкм. Результаты этих испытаний сравнивались путем анализа термических эффектов, качества обработанной кромки и требований к последующей обработке. Результаты сравнения двух конфигураций лазерной системы приведены в таблице 1 и показаны на фотографиях на рисунке 3. Конфигурация 9,3 мкм при резке этого материала обеспечивает значительно лучшую кромку и является рекомендуемой конфигурацией.

Таблица 1. Сравнение конфигураций системы

Конфигурация процессаЗона теплового воздействияХарактеристики процессаТребования к последующей обработке
9,3 мкм (рекомендуется)Минимальная зона теплового воздействия — примерно 90 мкм Лазерная энергия при длине волны 9,3 мкм лучше поглощается материалом, в результате получается более качественная кромка вдоль траектории обработки с меньшей зоной теплового воздействия. Последующая обработка предусматривает удаление с поверхности незначительных отложений путем легкого протирания
10,6 мкмУвеличенная зона теплового воздействия — примерно 125 мкмЭта конфигурация приводит к увеличению зоны теплового воздействия и неровности кромки вдоль траектории лазерной резки
Rogers BISCO BF-1000 Figure 3

Рисунок 3. Сделанные под микроскопом (300-кратное увеличение) изображения обработанной кромки при длине волны 9,3 мкм (слева) и 10,6 мкм (справа).

Пример обработки

Благодаря технологии Universal Laser Systems могут быть реализованы проекты по обработке пористого силикона BISCO BF-1000, в которых требуется получать сложные геометрические формы и мелкие элементы без ухудшения физических свойств материала. Пример, демонстрирующий результаты лазерной резки материала BISCO BF-1000, показан на рисунке 4.
Rogers BISCO BF-1000 Figure 4

Рисунок 4. Пример геометрии, которую можно получить при помощи лазерной резки материала BISCO BF-1000.

Заключение

Материал BISCO BF-1000 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 рекомендуемая конфигурация для его обработки — мощность CO2-лазера 150 Вт при длине волны 9,3 мкм. BISCO BF-1000 эффективно поглощает лазерную энергию при длине волны 9,3 мкм, позволяя получать кромку реза с минимальной зоной термического воздействия и обесцвечивания.