Cięcie laserem aluminium to potężna zdolność produkcyjna, ale wymaga wysoce wyspecjalizowanych technik ze względu na wysoką refleksyjność materiału i wyjątkową przewodność cieplną. Te właściwości wymagają precyzyjnej kontroli parametrów i odpowiedniej konfiguracji sprzętu, aby uzyskać czyste cięcia bez żużla.
Ten szczegółowy przewodnik przedstawia siedem krytycznych kroków maksymalizacji jakości i wydajności cięcia podczas pracy z aluminium.
Podstawą udanego cięcia jest faza CAD (projektowanie wspomagane komputerowo). Starannie przygotowanie minimalizuje straty materiału i zapewnia dokładność gotowego elementu.
|
Rozważania |
Szczegóły |
Wpływ |
|---|---|---|
|
Grubość materiału |
Bezpośrednio dyktuje moc lasera i liczbę wymaganych przejść. |
Wpływa na czas cyklu i zużycie maszyny. |
|
Kompensacja szczeliny |
Uwzględnij szczelinę (materiał usunięty przez cięcie) w przesunięciach projektu, aby zachować tolerancję wymiarową. |
Zapewnia dokładny rozmiar gotowego elementu. |
|
Minimalny rozmiar elementu |
Upewnij się, że elementy wewnętrzne (otwory, szczeliny) są wystarczająco duże w stosunku do szerokości szczeliny, aby zapobiec przegrzaniu i zniekształceniom. |
Krytyczne dla integralności strukturalnej i zapobiegania zadziorom. |
|
Optymalizacja zagnieżdżania |
Skutecznie rozmieszczaj części na arkuszu, aby zmaksymalizować wykorzystanie materiału i zminimalizować odpady. |
Zmniejsza koszty materiałów. |
|
Przygotowanie pliku |
Używaj standardowych formatów branżowych, takich jak DXF lub DWG, upewniając się, że wszystkie linie są zamkniętymi poliliniami. |
Zapobiega błędom odczytu podczas ładowania maszyny. |
Właściwości aluminium dyktują obowiązkowe użycie specjalistycznej technologii laserowej.
-
Wykrawarka laserowa światłowodowa: Ta technologia jest wymagana dla aluminium. Lasery światłowodowe emitują wiązkę o krótszej długości fali (zazwyczaj 1,06 µm), którą aluminium pochłania znacznie wydajniej niż dłuższa długość fali lasera CO2 (10,6 µm). To łagodzi główne wyzwanie związane z odbiciem.
-
Typowe stopy: 6061 (ogólnego przeznaczenia, o wysokiej wytrzymałości, dobra spawalność) i 5052 (najwyższa odporność na korozję i formowalność).
-
Grubość: Cieńsze aluminium (do 3-4 mm) jest bardzo łatwe w obsłudze. Grubsze arkusze wymagają znacznie większej mocy i mniejszych prędkości.
Precyzyjna konfiguracja mechaniczna jest najważniejsza dla zarządzania intensywnym procesem termicznym.
-
Soczewka ogniskująca: Wybierz soczewkę o odpowiedniej ogniskowej, aby skoncentrować maksymalną energię na powierzchni materiału.
-
Pozycjonowanie dyszy: Odległość od osi (odległość między końcówką dyszy a materiałem) musi być precyzyjnie ustawiona (zazwyczaj 0,5–1 mm), aby zapewnić skuteczne wydalanie stopionego materiału.
-
System gazu pomocniczego (azot): Azot jest powszechnie preferowanym gazem pomocniczym dla aluminium, stosowanym pod wysokim ciśnieniem. Służy on dwóm kluczowym funkcjom:
- Wydalanie: Wypycha stopione aluminium ze szczeliny natychmiast, zapobiegając zakłócaniu wiązki przez odbijającą się kałużę stopionego metalu.
- Niereaktywność: Zapewnia obojętną atmosferę, dając czystą, jasną i wolną od utleniania krawędź cięcia.
Pomyślne cięcie aluminium uzyskuje się poprzez optymalizację dopływu energii w celu pokonania odbicia i prędkości w celu zarządzania gromadzeniem się ciepła.
|
Parametr |
Strategia optymalizacji |
Uzasadnienie techniczne |
|---|---|---|
|
Moc lasera |
Użyj dużej mocy, aby szybko utworzyć i utrzymać kałużę stopionego metalu. |
Wysoka moc początkowa jest potrzebna do pokonania odbicia powierzchni. |
|
Prędkość cięcia |
Utrzymuj określone okno prędkości: wystarczająco szybko, aby ograniczyć strefę wpływu ciepła (HAZ), ale wystarczająco wolno, aby zapewnić penetrację. |
Zbyt wolno prowadzi do nadmiernego topienia/spalania; zbyt szybko powoduje niekompletne cięcia. |
|
Pozycja punktu ogniskowania |
W przypadku grubszego aluminium, lekkie ogniskowanie podpowierzchniowe (-1 do -2 mm) poprawia penetrację cięcia i usuwanie żużla. |
Ta technika poszerza plamkę wiązki na powierzchni materiału, jednocześnie koncentrując maksymalną energię nieco niżej. |
|
Częstotliwość impulsów |
W przypadku laserów światłowodowych o dużej mocy, użycie trybu impulsowego jest często korzystne, ponieważ zapewnia wysokie piki mocy. |
Wysoka moc szczytowa pomaga przebić się przez początkową warstwę odbijającą powierzchnię i zapewnia głębszą penetrację. |
Nigdy nie przechodź do pełnego uruchomienia bez walidacji parametrów na kawałku złomu z tego samego materiału.
-
Uruchom próbkę: Wykonaj mały, złożony kształt geometryczny lub wzór na kawałku złomu.
-
Zbadaj jakość: Sprawdź cięcie pod kątem kluczowych wskaźników jakości:
-
Dostosuj: Na podstawie obserwacji, iteracyjnie dostosuj parametry. Jeśli wystąpi żużel, nieznacznie zwiększ ciśnienie gazu lub prędkość. Jeśli cięcie jest niekompletne, zmniejsz prędkość lub nieznacznie zwiększ moc.
Po potwierdzeniu parametrów zabezpiecz materiał i uruchom program.
-
Ciągłe monitorowanie: Nie odchodź. Cały czas monitoruj głowicę tnącą i otwór szczeliny. Szukaj niespójnego zapłonu, rozpryskiwania lub wypaczania materiału z powodu gromadzenia się ciepła.
-
Minimalizacja wypaczeń: W przypadku dużych, cienkich części, ciepło z długich cięć może powodować wypaczenia. Jeśli to możliwe, użyj mikro-połączeń lub zakładek w projekcie, aby ustabilizować część do obróbki końcowej.
Nawet najlepsze cięcie laserowe często wymaga drobnych wykończeń, aby uzyskać idealną część.
-
Gratowanie: Ostrożnie usuń drobny żużel lub zadziory pozostawione na krawędziach za pomocą narzędzi obrotowych, wykańczania wibracyjnego lub pilników ręcznych.
-
Czyszczenie: Użyj odpowiednich rozpuszczalników, aby usunąć pozostałości procesowe, oleje lub utlenianie powierzchni spowodowane procesem termicznym.
-
Ostateczna kontrola: Sprawdź, czy wszystkie wymiary spełniają wymagane tolerancje, używając precyzyjnych narzędzi pomiarowych, takich jak suwmiarki i mikrometry.
-
Wykończenie: Zastosuj pożądane wykończenia kosmetyczne lub ochronne, takie jak anodowanie (najczęstsze dla aluminium) lub malowanie proszkowe.
Ten zoptymalizowany proces podkreśla potrzebę lasera światłowodowego, krytyczną rolę azotu pod wysokim ciśnieniem i staranną iterację parametrów — prawdziwe czynniki różnicujące przy pomyślnym cięciu aluminium.