Формування деструктивного шару спеціальних гум в залежності від режимів СО2-лазерної обробки

Автор(и)

  • Дмитро Едуардович Сідоров Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-0341-8205
  • Денис Олександрович Козік Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0006-0489-6598
  • Ірина Олександрівна Казак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9450-8312
  • Тетяна Борисівна Шилович Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-3542-5733
  • Юрій Борисович Прібилєв Національний університет оборони України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1941-3561

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.341378

Ключові слова:

гума, лазерне гравіювання, глибина деструктивного шару, потужність СО₂-лазера, підвищення якості

Анотація

Об'єктом дослідження є спеціалізовані гуми в процесі лазерного гравіювання. Вирішувалась проблема підвищення якості гумових виробів на основі застосування лазерного гравіювання, яке дозволяє досягати високої деталізації, складної геометрії і стабільної якості з мінімальною зношуваністю інструменту. Проведені експериментальні дослідження глибини деструктивного шару в залежності від режимів СО₂-лазерної обробки деяких гум. Процес гравіювання гуми є СО₂-лазером з довжиною хвилі 10,6 мкм розглянуто в режимі серійної подачі імпульсів для збереження правильної геометрії краю різу, за фіксованих умов швидкості переміщення променю та прискорення. Результати узгоджених експериментів (гуми AERO Laserrubber, OLIO Laserrubber, TEMPO Laserrubber, CLASSICO Laserrubber та ECO Laserrubber) виявили сталу тенденцію зростання глибини деструктивного шару в середньому на (1,0 … 1,2) мкм кожні 5 Вт із підвищенням потужності СО₂-лазера в діапазоні (30 … 55) Вт. При підведені потужності понад 60 Вт спостерігалася стабілізація або незначне коливання глибини деструктивного шару. Отримані графіки демонструють високий ступінь узгодженості з аналітичною моделлю та підтверджують доцільність використання лазерного гравіювання саме у межах (35 … 50) Вт для точної і чистої обробки та отримання якісних гумових виробів

Біографії авторів

Дмитро Едуардович Сідоров, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічного, полiмерного і силікатного машинобудування

Денис Олександрович Козік, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант

Кафедра хімічного, полiмерного і силікатного машинобудування

Ірина Олександрівна Казак, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат педагогічних наук, доцент

Кафедра хімічного, полiмерного і силікатного машинобудування

Тетяна Борисівна Шилович, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічного, полiмерного і силікатного машинобудування

Юрій Борисович Прібилєв, Національний університет оборони України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інформаційної боротьби

Посилання

  1. Verhun, O., Oleksiienko, O. (2023). Effect of actual adhesive strength on determination of application conditions for sealing polymer materials. Science and Construction, 35 (1). https://doi.org/10.33644/2313-6679-1-2023-5
  2. Mitsyk, А. V. (2022). Mathematical simulation of the deformation of the part material surface layer during its finishing and grinding processing with metal balls in the vibration polishing operation. Visnik of the Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, 2 (272), 46–51. https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-272-2-46-51
  3. Dobrotvorskyi, S. S., Khavin, H. L., Basova, Ye. V., Aleksenko, B. O., Prykhodko, V. O. (2024). Shorstkist poverkhni pry lazerniy obrobtsi nerzhaviyuchoi stali. Kharkiv: NTU «KhPI», 167. https://doi.org/10.20998/978-617-05-0513-2
  4. Mushtaq, R. T., Wang, Y., Rehman, M., Khan, A. M., Mia, M. (2020). State-Of-The-Art and Trends in CO2 Laser Cutting of Polymeric Materials – A Review. Materials, 13 (17), 3839. https://doi.org/10.3390/ma13173839
  5. Kameyama, N., Yoshida, H., Fukagawa, H., Yamada, K., Fukuda, M. (2021). Thin-Film Processing of Polypropylene and Polystyrene Sheets by a Continuous Wave CO2 Laser with the Cu Cooling Base. Polymers, 13 (9), 1448. https://doi.org/10.3390/polym13091448
  6. Kameyama, N., Yoshida, H. (2022). Thermal Effect on Thin-Film Formation of the Polymer Sheets by the CO2 Laser with the Copper Base. Polymers, 14 (17), 3508. https://doi.org/10.3390/polym14173508
  7. Lieber, S. C., Varghese, A. P., Tarantino, R., Tafuni, A. (2023). Additive manufacturing for plastic extrusion die tooling: A numerical investigation. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 41, 401–412. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2023.01.003
  8. Schmidt, B., Rose, M., Zimmermann, M., Kästner, M. (2021). Analysis of process-induced damage in remote laser cut carbon fibre reinforced polymers. Journal of Materials Processing Technology, 295, 117162. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117162
  9. Karamimoghadam, M., Dezaki, M. L., Zolfagharian, A., Bodaghi, M. (2023). Influence of post-processing CO2 laser cutting and FFF 3D printing parameters on the surface morphology of PLAs: Statistical modelling and RSM optimisation. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, 6 (2), 285–295. https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2023.01.004
  10. Munoz, A., Schmidt, J., Suffet, I. H. M., Tsai, C. S.-J. (2023). Characterization of Emissions from Carbon Dioxide Laser Cutting Acrylic Plastics. ACS Chemical Health & Safety, 30 (4), 182–192. https://doi.org/10.1021/acs.chas.3c00013
  11. Ham, S. S., Lee, H. (2020). Surface Characteristics of Polymers with Different Absorbance after UV Picosecond Pulsed Laser Processing Using Various Repetition Rates. Polymers, 12 (9), 2018. https://doi.org/10.3390/polym12092018
  12. Riveiro, A., Maçon, A. L. B., del Val, J., Comesaña, R., Pou, J. (2018). Laser Surface Texturing of Polymers for Biomedical Applications. Frontiers in Physics, 6. https://doi.org/10.3389/fphy.2018.00016
  13. Ruan, X., Wang, R., Luo, J., Yao, Y., Liu, T. (2018). Experimental and modeling study of CO2 laser writing induced polyimide carbonization process. Materials & Design, 160, 1168–1177. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.10.050
  14. Anjum, A., Azharuddin Ali, M., Shaikh, A. A., Akhtar, S. S. (2024). A numerical and experimental analysis of CO2 laser micro-milling on PMMA sheet considering a multipass approach for microfluidic devices. Optics & Laser Technology, 176, 110860. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.110860
  15. Volova, T. G., Golubev, A. I., Nemtsev, I. V., Lukyanenko, A. V., Dudaev, A. E., Shishatskaya, E. I. (2021). Laser Processing of Polymer Films Fabricated from PHAs Differing in Their Monomer Composition. Polymers, 13 (10), 1553. https://doi.org/10.3390/polym13101553
  16. Ahmad Sobri, S., Chow, T. P., Tatt, T. K., Nordin, M. H., Hermawan, A., Mohamad Amini, M. H. et al. (2025). Optimization and Validation of CO2 Laser-Machining Parameters for Wood–Plastic Composites (WPCs). Polymers, 17 (16), 2216. https://doi.org/10.3390/polym17162216
  17. Kashihara, K., Uto, Y., Nakajima, T. (2018). Rapid in situ synthesis of polymer-metal nanocomposite films in several seconds using a CO2 laser. Scientific Reports, 8 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-018-33006-9
  18. Chen, X., Hu, Z. (2018). Study aspect ratio of microchannel on different polymer substrates with CO2 laser and hot bonding for microfluidic chip. AIP Advances, 8 (1). https://doi.org/10.1063/1.5012772
  19. Ravi-Kumar, S., Lies, B., Lyu, H., Qin, H. (2019). Laser Ablation of Polymers: A Review. Procedia Manufacturing, 34, 316–327. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.06.155
  20. LaserBot-900. Available at: https://bot-ua.com/shop/co2/laserbot-900/?v=d41d8cd98f00
  21. LightBurn. Available at: https://lightburnsoftware.com/
  22. RUIDA RDWorks Software. Available at: https://www.ruidacontroller.com/ruida-rdworks-software/
  23. MT Pro Single/Multi-Channel Integrated Interferometer. Available at: https://en.dimension-tech.com/productdetail/6.html
  24. Classico. Laser rubber for text plate production, 60 Shore-A. Available at: https://www.trodat.net/int/en/shop/product/Products-International/Production-Materials/Laser-Rubber/Classico
  25. Pukhalska, H. V., Porvin, I. E. (2020). Lazerne markuvannia. TYZhDEN NAUKY-2020. Zaporizhzhia, 21–22. Available at: https://zp.edu.ua/uploads/dept_s&r/2020/conf/4.1/TN_2020-MF.pdf
  26. Munirathinam, B., Lerch, L., Hüne, D., Lentz, L., Lenk, T., Görke, M. et al. (2022). Enhanced Performance of Laser‐Structured Copper Electrodes Towards Electrocatalytic Hydrogenation of Furfural. ChemElectroChem, 9 (22). https://doi.org/10.1002/celc.202200885
Формування деструктивного шару спеціальних гум в залежності від режимів СО2-лазерної обробки

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-10-30

Як цитувати

Сідоров, Д. Е., Козік, Д. О., Казак, І. О., Шилович, Т. Б., & Прібилєв, Ю. Б. (2025). Формування деструктивного шару спеціальних гум в залежності від режимів СО2-лазерної обробки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1 (137), 85–93. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.341378

Номер

Том 5 № 1 (137) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Dmitro Sidorov, Denys Kozik, Iryna Kazak, Tetiana Shylovych, Yurii Pribyliev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.