Przypalenia przy cięciu laserem — przyczyny i sposoby

Objaw → przyczyna → naprawa

Laser nie tnie ostrzem — spala i odparowuje drewno w szczelinie szerokiej na ułamek milimetra. Część ciepła zawsze ucieka w bok, a dym i żywica muszą gdzieś osiąść. Znajdź objaw, który widzisz na swoim elemencie:

Za dużo energii na milimetr

Ilość ciepła, która trafia w każdy milimetr linii, zależy od stosunku mocy do prędkości. Przykład (w przybliżeniu, laser 60 W): 50% mocy przy 20 mm/s to ok. 1,5 J na każdy milimetr linii, a przy 25 mm/s — 1,2 J, czyli o 20% mniej ciepła na krawędzi.

Dlatego szukasz najszybszej prędkości, która jeszcze przecina płytę na wylot. Każdy zapas „na wszelki wypadek” to szersza szczelina, ciemniejsza krawędź i mocniejsze odbicia na spodzie. Najszybciej znajdziesz to ustawienie siatką moc × prędkość w trybie cięcia, na skrawku tej samej płyty — opisujemy ją we wpisie Test materiału do lasera. Gotowy plik z taką siatką przygotują darmowe Testy materiału Laser MTS: każde pole ma własną warstwę LightBurna z już ustawioną mocą i prędkością, więc po jednym przebiegu widzisz, które ustawienie tnie najczyściej.

Sprawdź też ognisko. Wiązka skupiona nad albo pod powierzchnią rozlewa energię na szerszy pas — krawędź wychodzi szeroka i ciemna, a cięcie płytsze. Jak je ustawić, piszemy we wpisie Ostrość lasera.

Kilka szybszych przejść zamiast jednego wolnego?

Często tak. Dwa przejścia z większą prędkością dają zwykle jaśniejszą krawędź niż jedno wolne, bo między przejściami drewno stygnie, a powietrze wywiewa dym ze szczeliny. Przy laserach diodowych to standard przy sklejce 4–6 mm.

Ale nie zawsze. Każde przejście ponownie nagrzewa krawędź, szczelina robi się szersza, a ognisko zostaje na powierzchni, choć cięcie jest już głębiej — chyba że między przejściami obniżasz ognisko o kawałek grubości. Laser CO₂ na sklejce 3 mm często tnie najczyściej jednym przejściem z dobrze dobraną prędkością. Sprawdź oba warianty na skrawku.

Air assist i odciąg

Air assist to strumień sprężonego powietrza z dyszy prosto w miejsce cięcia. Gasi płomień w szczelinie i wydmuchuje dym w dół, zanim osiądzie na krawędzi. Nie ma jednej właściwej wartości ciśnienia — zależy od dyszy i sprężarki — więc zwiększaj je stopniowo, aż płomień przestanie się pojawiać, a krawędź się rozjaśni.

Fabryczne pompki (podobne do akwariowych) w tańszych laserach CO₂ bywają za słabe do czystego cięcia sklejki — sprężarka z reduktorem ciśnienia robi wyraźną różnicę. Sprawdź też dyszę: wiązka ma przechodzić przez środek otworu, a sama dysza nie może być zatkana.

Odciąg decyduje o tym, gdzie osiądzie dym, którego nadmuch nie wydmuchał w dół. Smugi, które zawsze ciągną się w jedną stronę, pokazują kierunek przepływu powietrza w komorze. Przy grawerze pomaga praca w stronę odciągu: gdy odciąg jest z tyłu maszyny, graweruj od przodu do tyłu. W LightBurnie to kierunek od dołu do góry projektu — tak działa domyślny kąt skanowania 0° („Scan Angle”; 180° odwraca kierunek). Dym leci wtedy nad częścią jeszcze niewygrawerowaną — którą laser i tak zaraz wypali.

Taśma transferowa — najprostszy sposób na smugi

Wystarczy papierowa taśma transferowa (ta, którą przenosi się napisy wycięte z folii) albo szeroka papierowa taśma maskująca o małej przyczepności. Naklejasz ją na całą powierzchnię, tniesz albo grawerujesz przez nią i zdejmujesz — dym i żywica zostają na taśmie.

• Papierowa, nie foliowa. Folia topi się na krawędzi i nie zawsze wiesz, z czego jest — folie winylowe to PVC, którego nie wolno ciąć (więcej we wpisie Bezpieczeństwo pracy z laserem).
• Mała przyczepność. Mocna taśma przy zdejmowaniu wyrywa włókna cienkiej okleiny.
• Dociśnij raklą albo kartą. Pęcherz pod taśmą to miejsce, w które dym i tak wejdzie.
• Sprawdź ustawienia na nowo. Przez taśmę czasem trzeba ciąć odrobinę wolniej albo mocniej.
• Przy drobnym grawerze taśma zostaje w środkach liter „o”, „a”, „e” i trzeba ją wydłubać. Przy dużych polach grawerowanych bywa szybciej grawerować bez taśmy i oczyścić powierzchnię po fakcie.
• Taśma od spodu pomaga, gdy ślady zostają na spodniej stronie.

Szpilki zamiast plastra miodu

Plaster miodu podpiera materiał na setkach krawędzi. Wiązka, która przeszła przez płytę, trafia w ścianki komórek i dno stołu, a odbite światło i ciepło przypalają spód — najmocniej tam, gdzie linia cięcia przecina ścianki. Do tego dym zostaje uwięziony pod arkuszem.

• Szpilki (np. magnetyczne, wkładane w plaster) albo grzebień z pionowych listew: materiał dotyka stołu w kilku punktach, a wiązka leci daleko w dół i rozprasza się poza ogniskiem.
• Rozstaw podpory z głową. Nie pod linią cięcia — i tak, żeby każdy wycięty element miał się na czym oprzeć. Drobne elementy, które spadną, mogą się przypalić albo zapalić na tacy.
• Czyść stół. Przypalona żywica na plastrze też zostawia ślady.
• Tnij bez zapasu mocy — im więcej energii przechodzi przez płytę, tym mocniejsze odbicia.
• Nie masz szpilek? Podnieś materiał na podkładkach kilka–kilkanaście milimetrów nad plaster i ustaw ognisko na nowo, na powierzchni materiału.

Kolejność cięcia i narożniki

Najpierw otwory i detale wewnętrzne, na końcu kontur zewnętrzny. Wycięty wcześniej element może opaść albo się przesunąć — kolejne linie trafią wtedy nie tam, gdzie trzeba, a przechylony element dostaje wiązkę na krawędź i się przypala. W LightBurnie włącza to opcja „Cut inner shapes first” w ustawieniach optymalizacji cięcia.

Narożniki. W każdym narożniku głowica zwalnia, a przy stałej mocy każdy milimetr dostaje wtedy więcej energii — stąd ciemne kropki w rogach i w punkcie startu. W laserach CO₂ ze sterownikiem DSP (np. Ruida) ustaw moc minimalną niżej niż maksymalną: niższa działa, gdy głowica zwalnia. W laserach diodowych na GRBL pomaga tryb mocy dynamicznej (w LightBurnie wyłączone „Constant Power Mode”).

Podwójne linie. Dwa identyczne kontury jeden na drugim to dwa przejścia w tym samym miejscu — szersza, ciemniejsza szczelina, często tylko na fragmencie obrysu. Jak je wyłapać, opisujemy we wpisie Najczęstsze błędy w plikach do cięcia laserem.

Za ciasny układ. Elementy ułożone zbyt blisko siebie też się przypalają — cienki pasek materiału między dwoma cięciami nie ma gdzie oddać ciepła. Jaki odstęp zostawić, piszemy we wpisie o układaniu elementów na arkuszu.

Materiał też ma znaczenie

Sosna i inne gatunki iglaste mają żywicę, która zostawia lepki, ciemny nalot. Sklejka na klej wodoodporny ma zwykle ciemniejsze krawędzie i tnie się gorzej niż sklejka przeznaczona do lasera. Jeśli przy tych samych ustawieniach nowa partia przypala się wyraźnie bardziej niż poprzednia, winna bywa płyta — więcej o tym we wpisie Sklejka do lasera.

Jak wyczyścić przypalenia po fakcie

Brązowej krawędzi drewna nie wybielisz do koloru surowej płyty. Jeśli ma być jednolita, przeszlifuj ją lekko albo pokryj olejem lub bejcą, które wyrównają kolor. Najtańsze jest jednak niczego nie czyścić: dobrana prędkość, mocny nadmuch, taśma i szpilki załatwiają większość przypadków.