Избор на мощност на CNC гравиращия лазер - 6W, 15W или 45W?

Когато обмисляте използването на син лазер за рязане и гравиране на дърво, често трябва да решите относно неговата мощност. Лазерът 6W, като PLH3D-XT-50, предлага баланс между скорост и прецизност. Този лазер е способен да гравира изображения в Ultra HD резолюция, като същевременно позволява рязане с максимална скорост на популярни CNC машини.

Въпреки това, такова ниво на прецизност изисква машина, която не само е много точна, но и има достатъчна твърдост за работни скорости, гарантиращи висока повторяемост на траекторията след промяна посоката на движение на главата. Освен това, по-слабо мощен CNC лазер изисква повече време за завършване на гравирането, тъй като изображенията с висока резолюция се състоят от по-голям брой по-тънки линии, а увеличаването на размера на светлинното петно (пиксел) означава по-бавно движение на главата.

Лазерната глава PLH3D-XF+ 6W е по-малко прецизна, но за сметка на това осигурява по-бърза работа поради по-големия размер на пиксела. Например, тя може бързо да създаде изображение 30x30 см, изградено от пиксели с дебелина 0,5 мм. Ефективната резолюция е 600x600 пиксела (общо 360 хиляди точки), докато работа с пиксел от 0,1 мм би довела до изображение с 9 милиона пиксела (3000x3000). Това е голяма разлика, особено по отношение на времето за гравиране, като по-големият размер на пиксела (и по-ниската резолюция) ще бъде забележим само от разстояние по-близко от 1-2 метра.

Лазерната глава 15 W е глава с три лазерни диода, която използва прецизни оптични лещи и има най-висока оптична плътност на мощността сред съответните продукти. PLH3D-15W има същия размер на светлинното петно като PLH3D-6W-XF+ с ъпгрейд uSpot леща, но три пъти по-голяма плътност на мощността, което го прави идеален за бързо рязане на дърво.

PLH3D-XT8 има ненадминати 45W оптична мощност, което прави рязането на дебела дървесина (до 20 мм) лесна задача. В същото време този лазер може да гравира изображения с висока резолюция. Благодарение на превъзходната си дълбочина на фокуса, може да работи с неравни повърхности без постоянни корекции. XT8 е безценно средство за лазерно рязане на дърво и дървесни материали.

Свойства на материала

Рязането и гравирането на дърво с CNC лазер зависи от типа дървесина, твърдостта й, както и други параметри като влажност или текстура. Най-лесни материали за лазерно рязане са балса и авиационният шперплат. Шперплатът се състои от два слоя малко по-твърда дървесина и пълнеж – обикновено балса. Лазерното рязане на тези материали е с най-малко затруднения и процесът е високо повторяем, тъй като дървото няма чепове и има пенеста, хомогенна структура. Избирайки материал подходящ за лазерно рязане или гравиране, трябва да проверите хомогенността му. Някои варианти на балса са по-евтини, но може да съдържат вложки от по-твърда дървесина, които са по-трудни за рязане с CNC лазер. Подобни насоки важат и за авиационния шперплат.

Други видове материали са масивна дървесина и твърд шперплат, например използвани в изработката на дограма. Твърдостта на дървесината и, при шперплатите – лепилото, правят такива материали по-малко подходящи за рязане с диоден лазер. При обработка с лазерен дърворезач се образува въглероден налеп – черен и крехък. Ако се реже твърдия материал твърде бавно, дървесината се покрива с този налеп и рязането се забавя още повече, а зоната около лъча става нагрята и потъмнява. Затова твърдите материали е нужно да се режат с висока скорост, като се премахват само тънки слоеве. Това улеснява отстраняването на малки количества отрязана дървесина и предотвратява прегряване, потъмняване и образуване на нежелани налепи. Можете също да използвате нашата дюза за подаване на въздух под налягане, за да намалите изгарянето и да ускорите процеса на рязане и гравиране на дърво до 6,5 пъти.

Избор на материал и подготовка на повърхността

Резултатите при гравиране зависят силно от типа дървесина. Трябва да се вземат предвид няколко параметъра.

Годишни пръстени и равномерност на повърхността. Обикновено за най-добри резултати при гравиране е нужен материал с хомогенен цвят. При гравиране в нюанси на сиво, имайте предвид, че по-тъмната повърхност абсорбира повече енергия от лазера (но и намалява контраста на изображението). Всички пръстени, които са по-тъмни, поемат повече светлина и се нагряват, дори и при намалена мощност. Изображението ще е по-тъмно на тези места, което води до нежелани цветови разлики. Пръстените ще останат видими, както остаряла тапетна рисунка, покрита с разредена боя.

Дървесни плочи и ПДЧ. MDF плоскостите имат повърхност, която добре възпроизвежда нюансите на сивото. Тези материали не носят очарованието на естественото дърво – липсват годишни пръстени, които придават уникалност на гравираните изображения, но за сметка на това позволяват надеждно и равномерно изобразяване на тоновете. За съжаление, повечето MDF плочи са кафяви до тъмнокафяви и изображенията върху тях няма да имат висок контраст или ярки цветове. Не забравяйте, че гравирането на фиброплочи и MDF води до отделяне на токсични изпарения.

Твърдост на дървото. Обикновено гравирането на твърда дървесина не влияе съществено на повърхността й. За сметка на това, при иглолистна дървесина – особено върху по-тъмните участъци от изображението, които се обработват с по-мощен лъч – ще има овъгляване на по-голяма дълбочина. Ефектът на изгаряне се вижда особено отчетливо при авиационен шперплат и балса. Освен това тъмните зони ще бъдат покрити с крехък, размазващ се налеп, който много лесно замърсява обработваната повърхност.

Подготовка на повърхността. Струва си да се завърши повърхността на дървесината (например с шкурка), за да е максимално равна, осигурявайки постоянна дистанция между лазерната глава и материала. Това е едно от основните условия, определящи качеството на получените нюанси на сивото. Неравната повърхност не само води до локални промени във фокуса на лъча и енергийната плътност върху изображението, но и променя размера на светлинното петно (пиксела), което влияе на крайния размер на пиксела. Това означава, че не може да се постигнат равномерни, повторяеми нюанси на сивото върху неравномерни материали.

Скорост спрямо мощност

Фина настройка на лазерното петно за лазерно гравиране в дърво

За да постигнете висока скорост на гравиране, е необходимо да фокусирате лазерния лъч прецизно. За това може да използвате един от два основни метода. Първият позволява да се постигне възможно най-малък размер на петното, а следователно — и най-висока плътност на мощността. Много малката площ на петното осигурява най-голяма плътност на мощността — изчислена като мощността, разделена на площта — позволявайки най-голяма работна скорост. Калибрирането трябва да започне с гравиране на няколко линии при различни разстояния на главата и по двете оси на движение на машината. След това изберете настройките, при които линиите от мрежата са най-тънки. Този метод има недостатък — петното няма да е с квадратна форма, което произтича от характеристиките на оптиката на лазерната глава, която изображава светлината от лазерния диод върху повърхността на дървото. Закръглената форма на петното не е оптимална за гравиране на пикселни изображения.

Софтуерът, наличен за CNC машини може да бъде оборудван с възможност за избор на тип петно, както и метод на лазерно гравиране, напр. отляво надясно, отгоре надолу или по диагонал. Нашият опит показва, че най-добри резултати се постигат при работа в диагонален режим. Това осигурява най-постоянни нюанси. В краищата на петното плътността на мощността е малко по-ниска, отколкото в центъра, затова при диагоналната техника следите, оставяни от лазера се припокриват леко, предотвратявайки образуването на отчетливи ръбове между линиите на изображението и липсата на празнини между тях.

При другия, вече споменат метод за фокусиране на лъча, се цели получаване на квадратно лазерно петно, съответстващо на размера на пиксела. За да използвате тази техника, първо гравирайте малки квадрати на различни разстояния на лазерната глава и изберете настройките, при които квадратите имат страни с еднаква дебелина. По този начин CNC лазерът ще гравира линии с постоянна дебелина, независимо от посоката на движение (хоризонтално или вертикално).

Скоростта на лазерно гравиране, постигната по последния метод, ще бъде малко по-ниска, отколкото при диагоналната техника, но ще се получава различен визуален ефект. Макар всеки от описаните методи да има своите предимства и недостатъци, нито един не може да се счита за по-добър или по-лош от другия. Операторът следва самостоятелно да изпробва всеки от тях и да реши кой най-добре отговаря на неговите нужди.

Лазерно гравиране на дърво, обработено със сода за хляб

Обработката на избраното за лазерно гравиране дърво може да помогне за постигане на по-голяма дълбочина на изображението.

Как да подготвите дървото

Първо трябва да изберете какъв вид дървесина е подходяща за вашите цели. MDF не се препоръчва поради високото съдържание на лепила. Многослойната дървесина, например брезов шперплат, от друга страна, е много по-подходяща. За най-добри резултати се препоръчва подготовката на плоско, гладко и шлайфано парче шперплат. Желателно е плоскостта да бъде шлайфана преди нанасяне на сода за хляб.

Как да подготвите изображението си

Уверете се, че снимката е ясна и с високо качество. Можете например да използвате фотография с поне 350 DPI и размер над 3000 на 3000 пиксела. Избягвайте изображения с ниско качество, тъй като полученото гравирано изображение ще бъде размазано. Може да използвате техниката на градациите на сивото.

Обработка със сода за хляб

За да приготвите разтвора за обработка, смесете 4 супени лъжици сода за хляб с 500 мл вода. Разбъркайте добре и изсипете сместта с пулверизатор. След това напръскайте дървото равномерно и оставете да изсъхне за 24 часа. Когато изсъхне напълно, ще забележите, че повърхността е получила лек отражателен воал.

Можете да премахнете отражателния воал с вибрационен шлайф и шкурка 320, за да получите отново гладка и равна повърхност. След това използвайте прахосмукачка с четка, за да изчистите обработената повърхност. Необходимо е да няма остатъчни бели петна по дървото.

След като сте конвертирали избраната снимка в нюанси на сивото и сте калибрирали работната дистанция, поставете парчето дърво така, че посоката на дървесните влакна да е перпендикулярна на линията на лазерно гравиране.

Можете да започнете лазерното гравиране на дървото. Трябва да се отбележи, че поради обработката със сода за хляб мощността на лазера, с която сте свикнали, ще гравира дървото така, както би го направила по-ниска лазерна мощност в стандартен случай.

Добра практика е да подготвите тестов материал и първо да проверите с каква лазерна мощност и скорост се получават задоволителни резултати. Може да лазерувате само няколко милиметра и след това да проверите дали харесвате нюанса на гравирането. Можете да тествате с няколко различни изображения. Следете най-тъмните участъци на гравираното изображение и ги използвайте като референтна точка за определяне на оптималните технологични режими.

След като установите параметрите, необходими за постигане на желания цвят, може да пристъпите към лазерно гравиране на финалната си заготовка.

При готово лазерно гравирано изображение винаги остават следи от прах и пепел. Можете да ги издухате, но това не е задължително. За да запечатите изображението, трябва да нанесете няколко слоя лак върху снимката. Това се прави на много тънки слоеве и се изчаква добро изсъхване между отделните слоеве. След нанасяне на три тънки слоя лак и пълно изсъхване, изображението може да се държи спокойно с ръка.

Постигнатите резултати са показани по-долу:

Поради сериозните рискове за здравето, обработката на материали с високомощни CNC лазери изисква спазване на следните правила за безопасност:

• Винаги носете защитни очила по време на работа и обръщайте специално внимание не само на лъча излизащ от главата, но и на лазерните лъчи, които се отразяват и разсейват.
• Силно се препоръчва инсталирането на допълнителни защитни обвивки на машината, които позволяват по-лесна вентилация за извеждане на дима извън помещението, както и осигуряват допълнителна защита от разсеяна лазерна светлина.
• Важен елемент е изчистването на повърхността на дървото от всякакви прахови частици, например с влажна кърпа. Така по време на лазерно гравиране ще предотвратите запалване на дребни частици и дървесен прах.
• Тъй като дървото е запалим материал, който отделя големи количества дим, работното помещение трябва да бъде добре вентилирано.
• Обработката на шперплат, ПДЧ или MDF може да превърне лепилата в материала в токсични изпарения.

Искрено благодарим на Andre Alexander Wijn за неговия принос към раздела "Лазерно гравиране на дърво, обработено със сода за хляб", който включваше експериментиране и изследване на лазерното гравиране върху дърво, обработено със сода за хляб, предоставяне на визуални материали, както и първоначален текст за този раздел, който впоследствие беше доразвит и редактиран от нашия екип по уеб разработка. Благодарим и на Paul Deutsch (посетете неговата Facebook група PLDesigns) за предоставяне на снимката "Скорост срещу мощност" в раздела Лазерно гравиране в дърво.