Натуральные (неорганические)
Встречающиеся в природе неорганические материалы, такие как драгоценные и полудрагоценные камни, являются твердыми неорганическими минералами. Драгоценные камни состоят из минерала одного типа, а горные породы являются конгломератами нескольких минералов. Раковины по своему составу и свойствам похожи на драгоценные камни и самоцветы. Однако они образуются из живых организмов, поэтому не относятся к минералам. Все эти материалы хорошо поддаются лазерной маркировке и лазерной гравировке. В некоторых случаях они поддаются лазерной резке. Поставщиков натуральных неорганических материалов см. в Перечне поставщиков материалов.
Типы натуральных неорганических материалов
Типы лазерной обработки
В настоящее время лазеры находят все более широкое применение в обработке материалов, от разработок новых материалов до массового производства. Во всех процессах лазерной обработки энергия лазерного луча взаимодействует с материалом и определенным образом его преобразует. Каждое преобразование (или лазерная обработка) контролируется очень точными параметрами длины волны, мощности, рабочего цикла и частоты импульсов лазерного луча. К таким процессам лазерной обработки относятся:Все материалы обладают уникальными характеристиками, которые и определяют характер взаимодействия лазера с материалом и последующие изменения материала. Наиболее широко распространенными процессами обработки натуральных неорганических материалов являются следующие:
Лазерная резка натуральных неорганических материалов
Энергия луча лазера CO2 легко поглощается натуральными неорганическими материалами. Лазерный луч нагревает материал, проходя непосредственно через него, и вызывает испарение материала. Однако поскольку натуральные неорганические материалы хрупкие, локальное нагревание может вызвать разлом материала еще до того, как лазерный луч прорежет его насквозь. Если толщина материала не превышает 0,010 дюйма (2,5 мм), то лазерный луч может прорезать материал насквозь без разлома. Перламутр достаточно тонкий материал, поэтому лазер может резать его аккуратно, с гладкими срезами и без сколов.
Лазерная гравировка натуральных неорганических материалов
Мощность лазерного луча CO2 можно ограничивать так, чтобы в процессе обработки луч удалял (гравировал) материал на заданную глубину. Лазерная гравировка может использоваться для создания узоров и рисунков на поверхностях натуральных неорганических материалов. Лазерная гравировка также может использоваться для передачи информации.
Лазерная маркировка натуральных неорганических материалов
На большинство натуральных неорганических материалов лазерную маркировку можно наносить с помощью CO2 лазера. Энергия лазерного луча образует на поверхности материала микротрещины. Микротрещины рассеивают свет, в результате чего область с маркировкой выглядит светлее и ярче области без маркировки. Лазерная маркировка также может использоваться для создания рисунков или передачи информации.
Комбинированные процессы
Описанные выше процессы лазерной гравировки и маркировки могут быть объединены без необходимости разъединения и повторного закрепления материала. Только очень тонкие натуральные неорганические материалы поддаются лазерной резке. Поэтому этот процесс обычно не объединяется с другими процессами лазерной обработки.
Лазерная система натуральных неорганических материалов, общие положения
Размер платформы — платформа должна быть достаточно большой для размещения самых больших деталей из натуральных неорганических материалов, подлежащих лазерной обработке, либо должна соответствовать требованиям 4 класса лазерной безопасности для обработки более крупных деталей
Длина волны — длина волны 10,6 микрон хорошо поглощается почти всеми натуральными неорганическими материалами, поэтому рекомендуется для лазерной резки, гравировки и маркировки
Мощность лазера — устанавливается в зависимости от требуемого процесса обработки. От 25 до 150 Вт (CO2 лазер) — оптимальный вариант для лазерной маркировки натуральных неорганических материалов. Более высокую мощность лазера следует использовать для лазерной резки и гравировки
Линзы — оптимальным вариантом линзы общего назначения для лазерной обработки натуральных неорганических материалов являются линзы 2.0
Стол для резки — должен быть пригоден для лазерной резки тонких листов из натуральных неорганических материалов, таких как перламутр
Вытяжка — должна обеспечивать достаточную скорость потока для удаления газов и частиц, образующихся в процессе работы оборудования для лазерной гравировки, резки и маркировки
Устройство обдува воздухом — обеспечивает подачу струи воздуха рядом с местом работы лазера для удаления газов и частиц, образующихся в процессе лазерной резки, гравировки и маркировки натуральных неорганических материалов.
Вопросы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности людей при лазерной обработке натуральных неорганических материалов
При взаимодействии лазера с материалом почти всегда образуются выбросы газов и/или частиц. Отходы и частицы, образующиеся в результате лазерной обработки натуральных неорганических материалов, необходимо выводить из помещений наружу. Другой вариант: сначала выходящий отработанный воздух проходит через фильтрующую систему, а затем выводится из помещений наружу. При лазерной обработке происходит горение, что может стать причиной пожара. Поэтому лазерная обработка материалов всегда должна производиться под контролем.
