Связанные названия
Сималит® ЭХТФЭ, Нортон® ЭХТФЭ
Halar®
Обработка материала Halar® с помощью технологии цифровой лазерной обработки материалов (Digital Laser Material Processing; DLMP®)
Halar® является торговым наименованием этиленхлортрифторэтилена (ЭХТФЭ), термопластичного сополимера этилена и хлортрифторэтилена. Материал Halar был разработан и выпускается компанией Solvay Specialty Polymers.
Halar используется в тех областях применения, где требуется высокая степень коррозионной стойкости и сверхнизкая проницаемость. Даже при высокой температуре и концентрации материал Halar обладает высочайшей стойкостью к кислотам, растворителям, окислителям и едким средам. Кроме того, он характеризуется теплостойкостью и огнеупорностью и обладает желательными свойствами для электрической изоляции (т. е. высоким удельным сопротивлением, низкой диэлектрической постоянной).
Halar в естественном виде имеет почти белый цвет, но иногда доступен в черном цвете. Материал выпускается в виде листов, стержней и ткани грубого плетения.
Химические названия
этиленхлортрифторэтилен (наиболее распространенное), поли(1-хлор-1,2,2-трифторбутан-1,4-диил), поли(этен-со-хлортрифторэтен)
Производители
Solvay Specialty Polymers®, Quadrant Plastics, Saint-Gobain High Performance Films
Halar® и технология DLMP®
Свойства материала Halar®, в первую очередь теплостойкость и окислительная стойкость, делают его хорошо совместимым с технологией цифровой лазерной обработки материалов (DLMP®). Влияние этих свойств на результаты DLMP подробно обсуждается в следующих разделах.
Результатом взаимодействия лазерной энергии с материалом Halar является абляция материала и модификация материала. В случае с материалом Halar могут применяться процессы лазерной резки, лазерной гравировки и лазерной маркировки. Лазерная энергия может удалять материал для его резки, гравировки или маркировки или изменять свойства поверхности для создания видимого изображения. Каждый из этих процессов обсуждается в соответствующем разделе ниже.
Отчет о применении технологии лазерной обработки материалов
Галерея
Абляция материала
Абляция материала представляет собой физический процесс удаления материала. Материал удаляется полностью от верхней до нижней поверхности материала или частично от верхней поверхности до заданной глубины.
Halar является превосходным поглотителем энергии CO2-лазера (длина волны = 10,6 мкм). Когда материал Halar поглощает энергию лазера, он быстро преобразует оптическую энергию в молекулярные колебания (тепло). При достаточном нагревании Halar подвергается быстрому плавлению и выпариванию, когда молекулярные связи в разных точках его молекулярной структуры разрушаются. Материал, непосредственно попадающий в зону лазерного луча, удаляется в виде пара без образования твердого остатка и обесцвечивания. Для лазерной абляции материала Halar используют главным образом CO2-лазеры.
Материал, расположенный за пределами фокусного пятна или траектории лазера, поглощает некоторое количества тепла, но его недостаточно для глубокой и полной абляции. Эта область часто называется зоной теплового воздействия, или ЗТВ. В случае с материалом Halar формирующаяся ЗТВ минимальна, поскольку Halar обладает высокой температурой плавления; прилегающие поверхности могут выдерживать проводимое тепло без значимого плавления. Как обсуждалось в обзоре DLMP, тепловые эффекты можно минимизировать, выбирая подходящую мощность для каждой конкретной толщины материала.
Лазерная резка
Лазерная резка — это сквозное удаление и отделение материала от верхней до нижней поверхности вдоль заданной траектории луча.
Благодаря отличной теплостойкости Halar можно резать с высокой степенью точности. Края, возникающие в результате лазерной резки материала Halar, являются гладкими и не изменяют цвет, что иногда сопровождает тепловые процессы. Лазерная резка материала Halar приводит к образованию гладких краев, благодаря чему дополнительная обработка не требуется. Описанная в примере базовая возможность может быть расширена для создания практически любой формы, включая возможность выполнения комплексных и близко расположенных разрезов.
Форма из материала Halar толщиной 0,13 дюйма (3,3 мм), полученная путем лазерной резки
Лазерная гравировка
Лазерная гравировка представляет собой процесс, в ходе которого осуществляется удаление материала с верхней поверхности до заданной глубины. Это возможно благодаря точной регулировке лазерной модуляции. При непрерывном изменении мощности лазера лазерная гравировка может использоваться для создания текстур и информации, такой как текст и цифры. В этом примере показано, как можно регулировать энергию лазера для удаления материала на контролируемую глубину. Halar можно гравировать без изменения цвета или выраженного плавления.
Канавка глубиной 0,035 дюйма (0,89 мм), созданная в материале Halar лазерной гравировкой
Лазерная маркировка (глубокая)
Когда лазерная энергия используется для создания идентификационных меток, считываемых человеком и/или устройством, или информации на материале, такой как штрихкод, код даты/партии, серийный номер или номер детали, этот процесс считается лазерной маркировкой в глубину или глубокой лазерной маркировкой, хотя по существу является гравировкой материала.
Серийный номер, нанесенный на поверхность материала Halar с помощью глубокой маркировки, с высотой текста 0,22 дюйма (5,59 мм)
Модификация материала
Как уже обсуждалось, CO2-лазеры с длиной волны 10,6 мкм часто используются для удаления материала при резке и гравировке. Однако CO2-лазеры неэффективны при необходимости создания контраста. Волоконные лазеры лучше подходят для этой задачи. Материал Halar также поглощает энергию волоконного лазера с длиной волны 1,06 мкм и превращает ее в тепло. Мощность, с которой лазер воздействует на поверхность, можно точно контролировать, чтобы создать контрастность без удаления материала. Полученное изображение будет черного цвета. Этот процесс, иногда называемый карбонизацией, не оставляет остатка или порошка.
Лазерная маркировка (поверхностная)
Для отражения информации, такой как цифры, текст, штрихкоды и даже фотографии, Halar может быть поверхностно маркирован волоконным лазером. Изображение является долговечным и достаточно контрастным, что делает его привлекательной альтернативой методам с использованием чернил. Этот процесс вполне подходит для создания изображения, которое может быть считано человеком или устройством.
Серийный номер, нанесенный на поверхность материала Halar с помощью волоконного лазера, с высотой текста 0,22 дюйма (5,59 мм)
Комбинированный процесс
К материалу Halar может быть применен ряд процессов обработки без необходимости перемещать или повторно крепить материал. В этом примере показано, как процессы можно комбинировать, чтобы вырезать деталь из листового материала Halar, выгравировать канавку в материале и нанести на поверхность серийный номер. Порядок выполнения этих процессов контролируется оператором.
Резка, гравировка и маркировка поверхности материала Halar; толщина: 0,13 дюйма (3,30 мм, глубина гравировки: 0,035 дюйма (0,89 мм, высота текста: 0,22 дюйма (5,59 мм)
Вопросы охраны окружающей среды, здоровья и обеспечения безопасности
Взаимодействие лазера с материалом всегда сопровождается образованием газовых выбросов и/или частиц. Из-за сложного химического состава полимеров лазерная обработка материала Halar с использованием СО2-лазера сопровождается выделением широкого спектра фтор- и хлорсодержащих газов. Наиболее значимым является тот факт, что отходы содержат соляную кислоту и фторид водорода. Эти газы и частицы должны выводиться во внешнюю среду в соответствии с государственными нормативными требованиями. В качестве альтернативы они могут сначала обрабатываться системой фильтрации, а затем выводиться во внешнюю среду. Материал Halar устойчив к высоким температурам, но может подвергаться экзотермическим реакциям при достаточной энергии лазера. Поэтому процесс лазерной обработки материала Halar всегда должен контролироваться.
