Как да се реши проблемът със залепващата шлака при лазерно рязане на алуминиева плоча

Лазерното рязане на алуминиева шлака (известна също като висяща шлака, шлака) е често срещан проблем, главно поради високата топлопроводимост на алуминия, ниската точка на топене, лесното окисляване и вискозитета в стопено състояние и други характеристики. За да се реши проблемът систематично, е необходимо да се оптимизират газът, параметрите, материалите, оборудването и процеса. 5. Следният набор от решения е изчерпателен:

Основен ключ: избор и оптимизация на спомагателен газ (това е най-важната част)

1. Предпочита се азот с висока чистота

• Принцип: Азотът като инертен газ може ефективно да предотврати окисляването на алуминиевата стопилка и да намали образуването на лепкави остатъци от алуминиев оксид (Al₂O₃). В същото време, азотът под високо налягане може да издуха разтопената алуминиева течност надолу от процепа, вместо да се натрупва отстрани.
• Изискване за чистота: ≥ 99,99% (препоръчва се 99,995% или по-висока). Липсата на чистота е една от основните причини за залепване на шлаката.
• Изисквания за налягане: в зависимост от регулирането на дебелината на плочата, обикновено по-високо (например рязане на 3 мм алуминиева плоча до 1,5-2,0 MPa). Недостатъчното налягане не отвежда ефективно стопилката.

2. Висококачествен сгъстен въздух (икономична алтернатива)

• Приложими сценарии: по-ниските изисквания за качество на повърхността не са високи или тънка алуминиева плоча (например ≤ 3 мм) за груба обработка.
• Необходими условия:
• Трябва да е оборудван с високоефективни хладилни сушилни и прецизни филтри, за да се гарантира, че въздухът е без вода и масло. Влагата и маслото ще влошат окисляването на алуминия и залепването на шлаката.
• Налягането трябва да е достатъчно стабилно.

3. Кислород (със специално предназначение)

• Принцип: Използвайте окислителната реакция, за да осигурите допълнителна топлина и да увеличите скоростта на рязане. Неизбежно обаче ще се получи голямо количество груба и твърда алуминиева шлака, което обикновено не се препоръчва за рязане, при което не се изисква залепване на шлаката, а само за случаи, изискващи много ниски изисквания за повърхността или последваща обработка.

оптимизация на параметрите на рязане

Параметрите трябва да бъдат съпоставени с газа за отстраняване на грешки в системата.

1. Баланс на мощност и скорост:

• Мощността е твърде висока/скоростта е твърде бавна: излишната енергия причинява прекомерно топене на алуминий, разтопената вана става по-голяма, газът е труден за издухване и се образува долна сферична шлака.
• Мощността е твърде ниска/твърде бърза: недостатъчна енергия, материалът не е прорязан или дъното е охладено твърде бързо, стопилката ще се втвърди по ръба, преди да може да бъде издухана.
• Метод за отстраняване на грешки: въз основа на препоръчителните параметри се провежда тест със скоростна стълба, за да се намери „сладката точка“, която точно прорязва и задържа най-малко шлака.

2. Честота и работен цикъл:

• Намаляването на честотата и регулирането на работния цикъл понякога помага за контролиране на входящата топлина и намаляване на прегряването на дъното. За тънки пластини могат да се използват по-високи честоти.

3. Фокусна позиция:

• Опитайте се леко да намалите фокуса (отрицателен разфокус), така че енергията да е по-концентрирана в долната половина на плочата, което е благоприятно за издухване на стопилката отдолу. Това е ефективен начин за подобряване на дънно висящата шлака. Необходимо е да се прецизира според реалната ситуация.

Състояние на оборудването и консумативите

1. Проверка и избор на дюзи:

• Състояние: Уверете се, че дюзата не е износена, деформирана и не е центрирана. Износената дюза ще доведе до турбулентност на въздушния поток и слабо издухване на шлаката.
• Диаметър: обикновено използвайте дюза с по-голям диаметър (например φ2.0 мм или по-голям) с азот под високо налягане, което може да образува по-силно и по-широко покритие на въздушната бариера.

2. Качество на лъча:

• Уверете се, че лещата на лазерната глава (фокусиращо огледало, защитно огледало) е чиста и без замърсяване, както и че разпределението на енергията на лъча е равномерно и концентрирано.

Подготовка на материали и процес

1. Повърхност и материал на алуминиевата плоча:

• Почистване: Преди рязане отстранете маслото, праха и оксидния слой от повърхността на алуминиевата плоча. Може да се използва специален почистващ препарат за алуминиеви сплави.
• Клас на сплавта: Различните алуминиеви сплави имат различни характеристики. Обикновено серия 5 (като 5052) в сравнение със серия 6 (като 6061) реже по-добре и шлаката е по-малко лепкава. Силиций, магнезий и други елементи от сплавта имат по-висок вискозитет.
• Оксиден слой: ако на повърхността на плочата има дебел оксиден слой, тя може да бъде леко полирана или маринована.

2. Работно разстояние:

• Уверете се, че разстоянието от дюзата до плочата е постоянно и подходящо (обикновено 0,5-1,5 мм). Твърде високото разстояние ще отслаби налягането на газа.

3. Перфорация и олово:

• Оптимизирайте параметрите на перфорация, за да предотвратите натрупването на пръски върху повърхността по време на перфорацията.
• Използвайте външни или дъгови изводи, за да избегнете натрупването на шлака в началото на контура на детайла.

Лечение след подрязване (корективни действия)

Ако все още има леко висящ слой шлака, могат да се предприемат следните мерки:

1. Физическо отстраняване:Използвайте стъргалка, четка от неръждаема стомана или абразивна гъба за ръчно отстраняване. За дебели, твърди шлаки от плочи може да е необходима малка ъглошлайф със специален найлонов диск.

2. химическо почистване:Използването на специална течност за почистване на алуминий или разреден алкален разтвор с потапяне в кърпичка може да разтвори част от лепкавата шлака. Не забравяйте да избягвате употребата на силни киселини и основи и след третиране трябва да се изплакне обилно с вода и да се подсуши.

3. Пясъкоструене:За части от партиди или изискващи равномерна матова повърхност, може да се използва фин пясък (като стъклени перли) за пясъкоструене.

Чрез гореспоменатото систематично изследване и оптимизация, проблемът със залепването на шлаката при лазерно рязане на алуминиеви плочи може да бъде ефективно контролиран, за да се постигне висококачествено рязане. Ключът е да се разбере, че „ефективното прочистване на високочист газ“ е в основата, а всички останали параметри са координирани около това едно ядро.