რომელ მასალას ჭრის ლაზერი და რომელს არა: ხე, აკრილი, ტყავი, მეტალი

CO₂ ლაზერი ჭრის ხეს, ფანერას, MDF-ს, აკრილს, ნატურალურ ტყავს, ქაღალდს, მუყაოს, კორპს და ფეტრს. მინას, ქვას და ანოდირებულ ალუმინს მხოლოდ აგრავირებს, შიშველ ლითონს კი სამაგიდო აპარატი ვერც ჭრის და ვერც პირდაპირ აგრავირებს. არის მასალები, რომლებსაც არასოდეს ჭრიან: PVC და ვინილი ქლორწყალბადს (HCl) გამოყოფს, ABS შეიძლება ციანწყალბადს გამოყოფდეს, პოლიკარბონატი კი ცუდად იჭრება და იწვის.

ეს წესები უნივერსიტეტების მეიქერ-ლაბების უსაფრთხოების გვერდებიდან მოდის და ყველა ლაბში თითქმის ერთნაირია. ქვემოთ ერთ ცხრილში შევკრიბეთ, რას რა სისქემდე ჭრის 60–100 W სიმძლავრის CO₂ ლაზერი, შემდეგ კი თითოეულ მასალაზე ვწერთ დეტალურად: რა უნდა იცოდეთ ყიდვამდე, რა პრობლემა ხვდება დამწყებს და რატომ არის ზოგი მასალა აკრძალული.

თუ ჯერ საფუძვლები გაინტერესებთ (როგორ მუშაობს აპარატი, რა არის კერფი), დაიწყეთ სტატიით რა არის ლაზერული ჭრა და გრავირება.

მასალების ცხრილი: რას ჭრის და რას აგრავირებს CO₂ ლაზერი

სისქეები ორიენტირია და არა გარანტია. ერთი და იგივე „6 მმ ფანერა“ სხვადასხვა მწარმოებელთან სხვანაირად იჭრება, ხოლო რეალურ ზღვარს ფოკუსი, ლინზა, მილის მდგომარეობა და ჰაერის მიწოდება ცვლის. ამიტომ ყოველ ახალ მასალაზე ჯერ სიმძლავრისა და სიჩქარის ტესტს აკეთებენ. ერთ-ერთი მწარმოებლის (Trotec) მიახლოებითი წესი აკრილისთვის ასეთია: დაახლოებით 10 W სიმძლავრე ყოველ 1 მმ სისქეზე.

ლაზერული ჭრა ხეზე: ფანერა, MDF და მასიური ხე

ლაზერული ჭრა ხეზე ყველაზე გავრცელებული სამუშაოა, მაგრამ „ხე“ ერთი მასალა არ არის.

ფანერა თხელი ხის ფენებისგან შედგება, რომლებიც წებოთია შეწებებული. სწორედ წებოა პრობლემა: თუ სხივი წებოს გროვას ან ფენებს შორის სიცარიელეს წააწყდება, ჭრა იქ ბოლომდე ვერ გადის. ლაზერისთვის ცალკე იყიდება არყის ფანერა თანაბარი ფენებით და ლაზერისთვის ვარგისი წებოთი, რომელიც გაცილებით პროგნოზირებადია.

MDF დაწნეხილი ხის ბოჭკოა ფისით. ის თანაბრად იჭრება და კარგად გრავირდება, მაგრამ კიდე მუქი გამოდის და ბევრ კვამლს გამოყოფს. ზოგი MDF ფორმალდეჰიდის შემცველი ფისით მზადდება და ზოგიერთი უნივერსიტეტის ლაბი მას კრძალავს, ამიტომ მომწოდებელს ჰკითხეთ, ვარგისია თუ არა ლაზერისთვის.

მასიური ხე ბუნებრივი და ლამაზია, მაგრამ მკვრივი ხე ნელა იჭრება, ფისიანი ჯიშები (მაგალითად, ფიჭვი) კი არათანაბრად იწვის და წებოვან ნალექს ტოვებს. გრავირებისთვის ყველაზე კარგი ჯიშები და ფოტოს მომზადება ცალკე აღვწერეთ სტატიაში ლაზერული გრავირება ხეზე.

კურსი TDS-შილაზერული ჭრა და გრავირება5 კვირა · 20 სთ · დაწყება 17 ნოედეტალურად

აკრილის ჭრა: ჩამოსხმული თუ ექსტრუდირებული?

აკრილი (PMMA, პლექსიგლასი) ლაზერის ერთ-ერთი საუკეთესო მასალაა: CO₂ სხივი მას სუფთად ჭრის და კიდე თითქმის გაპრიალებული გამოდის. მაღაზიაში აკრილის ორ სახეობას ნახავთ და განსხვავება მნიშვნელოვანია:

• ჩამოსხმული (cast) აკრილი გრავირებისას თეთრ, მქრქალ და კონტრასტულ კვალს ტოვებს. სისქის გადახრა მეტია (დაახლოებით ±15%), ამიტომ ზუსტი სახსრებისთვის ყოველი ფურცელი გაზომეთ.
• ექსტრუდირებული (extruded) აკრილი ჭრისას ალით გაპრიალებულ კიდეს იძლევა, მაგრამ გრავირება მასზე ნაცრისფერი და სუსტია. სისქე უფრო ზუსტია (დაახლოებით ±5%).

რჩევები აკრილისთვის: გრავირება უკანა მხრიდან, სარკისებრად შებრუნებული ნახატით, წინიდან ჩაღრმავებულ სურათს ქმნის. ჰაერის ძლიერი ნაკადი აკრილის კიდეს ამღვრევს, ამიტომ აკრილის ჭრისას ჰაერის მიწოდებას ამცირებენ. დაიმახსოვრეთ ისიც, რომ დიოდური ლაზერი გამჭვირვალე აკრილს ვერ ჭრის, რადგან ლურჯი სხივი მასში გადის; ამიტომაც ირჩევენ აკრილისთვის CO₂-ს. დეტალურად იხილეთ CO₂ თუ დიოდური ლაზერი.

ტყავი, ქაღალდი და ქსოვილი

ტყავი ლაზერით ზუსტად იჭრება და ლამაზად გრავირდება, მაგრამ მხოლოდ მცენარეულად თრიმლული (vegetable-tanned). ქრომით თრიმლული ტყავი ჭრისას ტოქსიკურ კვამლს გამოყოფს, ხელოვნური ტყავი კი ხშირად PVC-ია და საერთოდ აკრძალულია.

ქაღალდი და მუყაო სწრაფად იჭრება, მაგრამ იოლად ალდება. სიჩქარე მაღალი, სიმძლავრე დაბალი და ჰაერის მიწოდება აუცილებლად ჩართული უნდა იყოს. ფეტრი, ბამბა და კორპი ასევე კარგად იჭრება; ნაკლები სიჩქარისას კიდე ნახშირდება.

ლაზერული ჭრა მეტალზე და გრავირება მეტალზე

ეს ყველაზე ხშირი კითხვაა და პასუხი მოკლეა: სამაგიდო CO₂ ლაზერი ლითონს არ ჭრის. 10,6 მკმ ტალღის სიგრძის სხივს შიშველი ფოლადი, სპილენძი და ალუმინი ირეკლავს. ფოლადის ფურცლებს ქარხნებში ჭრიან კილოვატიანი სიმძლავრის სამრეწველო ლაზერები, რომლებიც გამდნარ ლითონს გაზის ძლიერი ნაკადით აშორებენ.

ლაზერული გრავირება მეტალზე კი შესაძლებელია სამი გზით:

1. ანოდირებული ალუმინი: CO₂ სხივი შეღებილ ანოდურ ფენას აუფერულებს და ნათელი, მკაფიო წარწერა რჩება.
2. მარკირების სპრეი ან პასტა: ლითონს ფარავენ სპეციალური საფარით, ლაზერი მას ზედაპირზე „აცხობს“, ზედმეტს კი რეცხავენ. რჩება მუქი, მდგრადი ნიშანი.
3. ფაიბერ ლაზერი: 1064 ნმ ტალღის სიგრძის სხივი უჟანგავ ფოლადს, ალუმინს, სპილენძს და ტიტანს პირდაპირ აგრავირებს. ამიტომ ლითონის მარკირების სახელოსნოები ფაიბერს ირჩევენ.

ლაზერული გრავირება ქვაზე, მინაზე და კერამიკაზე

ქვას და მინას ლაზერი ვერ ჭრის, მაგრამ აგრავირებს. ფიქალი (slate) ერთ-ერთი საუკეთესოა: მუქ ზედაპირზე ღია, კონტრასტული ნახატი რჩება. გრანიტი და ქვიშაქვა ასევე კარგად გრავირდება, განსაკუთრებით წვრილი ხაზებით. მინაზე ლაზერი ზედაპირს მქრქალს ხდის და ქვიშით დამუშავებულის ეფექტს იძლევა.

ქვაზე და მინაზე გრავირება თეთრ ან ღია კვალს ტოვებს, ამიტომ LightBurn-ში ხშირად რთავენ „ნეგატიურ გამოსახულებას“ (Negative Image): ასე ფოტოს ნათელი ადგილები ქვაზეც ნათელი გამოდის.

როგორ შევამოწმოთ ახალი მასალა?

ცხრილი გეუბნებათ, რისი ჭრა შეიძლება; როგორ, ამას მხოლოდ ტესტი გეტყვით. LightBurn-ში ამისთვის არის Material Test ხელსაწყო, რომელიც ნაგულისხმევად 10×10 უჯრის ბადეს ქმნის: რიგებში სიჩქარე იცვლება, სვეტებში სიმძლავრე. ტესტის წესი მარტივია:

1. ფურცლის სისქე კალიპერით გაზომეთ რამდენიმე ადგილას.
2. ფოკუსი ზუსტად დააყენეთ და ჰაერის მიწოდება ჩართეთ.
3. ჭრისთვის მოძებნეთ ყველაზე დაბალი სიმძლავრე და ყველაზე მაღალი სიჩქარე, რომელიც მასალას საიმედოდ კვეთს.
4. გრავირებისთვის აირჩიეთ უჯრა, სადაც ფერი სასურველია და ზედაპირი არ იწვის.
5. შედეგი ჩაიწერეთ: მასალა, სისქე, სიმძლავრე, სიჩქარე და გავლები.

ყურადღება მიაქციეთ ერთეულებს: მმ/წმ და მმ/წთ 60-ჯერ განსხვავდება და შეცდომა ან სუსტ ჭრას იძლევა, ან ზედმეტ სიცხეს და ხანძრის რისკს.

რომელი მასალების ჭრა არ შეიძლება ლაზერით?

ეს სია უნივერსიტეტების ლაბების წესებიდან არის აღებული. თითოეული მათგანი ან ადამიანისთვის არის სახიფათო, ან აპარატისთვის, ან ხანძრის რისკს ქმნის.

ზოგი ლაბი სიას აფართოებს ცეცხლგამძლე (flame-retardant) საფარიანი, თვითწებვადი და უცნობი შემადგენლობის მასალებით.

ხშირად დასმული კითხვები

შეუძლია თუ არა CO₂ ლაზერს ლითონის ჭრა?

სამაგიდო 40–150 W CO₂ ლაზერს არა: შიშველი ლითონი მის სხივს ირეკლავს. ლითონს ჭრიან კილოვატიანი სამრეწველო ლაზერებით, აგრავირებენ კი ფაიბერ ლაზერით, ან CO₂-ით მარკირების სპრეის დახმარებით.

რა სისქის ფანერას ჭრის 100 W ლაზერი?

3–6 მმ ფანერა ერთი გავლით კომფორტულად იჭრება. დაახლოებით 10 მმ-მდე ჭრაც შესაძლებელია, მაგრამ ნელა, ზოგჯერ ორი გავლით და მეტი დამწვრობით. ზუსტ ზღვარს მხოლოდ თქვენი აპარატის ტესტი გეტყვით.

შეიძლება თუ არა PVC-ის ლაზერით ჭრა?

არა, არასოდეს. PVC ჭრისას ქლორწყალბადს (HCl) გამოყოფს, რომელიც ტენთან მარილმჟავად იქცევა: ადამიანისთვის მავნეა და აპარატის ოპტიკასა და ლითონის ნაწილებს აზიანებს. იგივე ეხება ვინილს და ხელოვნური ტყავის უმეტესობას.

ჭრის თუ არა ლაზერი მინას?

არა, CO₂ ლაზერი მინას მხოლოდ აგრავირებს: ზედაპირი მქრქალდება და ქვიშით დამუშავებულს ჰგავს. მინის ჭრა ლაზერით მხოლოდ სპეციალურ სამრეწველო დანადგარებზე ხდება.

უსაფრთხოა თუ არა MDF-ის ლაზერით ჭრა?

MDF ლაზერით ხშირად იჭრება, მაგრამ ბევრ კვამლს გამოყოფს და ზოგი მარკა ფორმალდეჰიდის შემცველი ფისით მზადდება. გამოიყენეთ ლაზერისთვის განკუთვნილი MDF, კარგი გამწოვი და აპარატს ჭრის დროს არ მოშორდეთ.

რომელი მასალა აჯობებს დამწყებს?

3–4 მმ არყის ფანერა: იაფია, თანაბრად იჭრება, ლამაზად გრავირდება და შეცდომას გაპატიებთ. მეორე ნაბიჯი 3 მმ ჩამოსხმული აკრილია.

შემდეგი ნაბიჯი

მასალის ცოდნა პარამეტრების ცხრილით მთავრდება, ის კი მხოლოდ ტესტით იქმნება. ლაზერული ჭრისა და გრავირების კურსზე მთელი კვირა ეთმობა ფანერას, MDF-ს, აკრილს და ტყავს: ტესტის მატრიცას, კერფის გაზომვას და საკუთარი პარამეტრების ცხრილის შედგენას.

წყაროები

• Laser Cutting/Engraving, University of Maryland Terrapin Works
• Prohibited laser cutter materials, Emory University
• Laser Cutters, University of Illinois Division of Research Safety
• Cut Settings: Image, LightBurn Documentation
• Material handling: acrylic, Trotec Laser
• Can a CO2 laser engrave metal?, Boss Laser
• How deep can a 100W CO2 laser engraver cut?, OMTech
• Material Test, LightBurn Documentation