Лазеры могут использоваться для резки древесины, и это широко подтверждено с точки зрения технологической осуществимости и практического применения. Лазерная резка древесины по сути основана на тепловом взаимодействии между лазерным лучом высокой плотности энергии и древесным материалом, вызывающем термическое разложение, обугливание и испарение, тем самым достигая разделения материала и резки.
1. Основной принцип лазерной резки древесины
После фокусировки лазерный луч образует пятно высокой плотности энергии на поверхности древесины. Целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин в древесине быстро разлагаются и подвергаются реакциям испарения при высокой температуре. Во время процесса резки обычно применяется вспомогательный газ для удаления обугленных остатков и стабилизации реза. Лазерная резка - это бесконтактный метод обработки, не требующий износа механического инструмента.
2. Типы лазеров, подходящие для резки древесины
CO₂ лазеры
CO₂ лазеры имеют длину волны 10,6 μм. Древесина проявляет высокую скорость поглощения на этой длине волны, что делает CO₂ лазеры наиболее широко используемым типом лазеров для резки древесины. Они подходят для массива дерева, фанеры, МДФ и древесных композитных материалов. Эффективность резки высока, а формирование кромки стабильно.
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры имеют длину волны примерно 1,06 μм. Древесина имеет относительно низкую скорость поглощения на этой длине волны, поэтому волоконные лазеры, как правило, не являются первым выбором для резки древесины. Они в основном используются для тонких листов древесины или маркировки при низкой мощности или специальных технологических условиях. Качество и стабильность резки уступают CO₂ лазерам.
3. Технологические характеристики лазерной резки древесины
Узкий рез и высокая точность обработки, подходит для сложных контуров и тонких узоров.
Определенная степень обугливания происходит на кромке реза; потемнение цвета является нормальным результатом термической обработки.
Зона термического влияния относительно сконцентрирована, без значительной деформации механического напряжения.
Скорость резки сильно зависит от толщины, плотности, влажности древесины и мощности лазера.
4. Основные факторы, влияющие на производительность резки
Тип древесины: Различия в плотности и структуре волокон требуют индивидуального подбора параметров.
Влажность: Высокая влажность снижает эффективность резки и увеличивает риск обугливания и обугливания.
Мощность лазера и положение фокуса: Недостаточная мощность может привести к неполной резке, а неправильный фокус влияет на качество реза.
Давление вспомогательного газа: Недостаточное давление может привести к накоплению остатков и нарушить непрерывность резки.
5. Сценарии применения
Лазерная резка древесины широко используется в производстве изделий ручной работы, декоративных компонентах мебели, изготовлении моделей, архитектурных декоративных элементах и индустрии рекламных вывесок. Ее преимущества включают высокую технологическую гибкость и отличную передачу рисунка, что делает ее подходящей для мелкосерийного и индивидуального производства.
6. Ограничения
Лазерная резка не подходит для массива дерева с чрезмерной толщиной, так как эффективность резки значительно снижается с увеличением толщины. Кроме того, некоторые фанеры или многослойные плиты содержат сложные клеевые компоненты, которые могут выделять большое количество дыма во время резки, что приводит к более высоким требованиям к системам вытяжки и удаления дыма.
Лазеры могут использоваться для резки древесины и имеют зрелую технологическую основу в приложениях прецизионной обработки. Выбор подходящего типа лазера и подбор подходящих технологических параметров являются ключом к достижению стабильного качества резки.