Индустриални препоръки за импулсно рязане на алуминиеви плочи

При импулсно лазерно рязане на алуминий, основната цел е точното контролиране на импулсния изход на лазера (честота, работен цикъл и др.) и периодичното нагряване на материала, за да се оптимизира вложената топлина, така че да се балансира качеството на рязане и ефективността при висока отражателна способност и топлопроводимост на алуминия.

Ключови параметри на процеса и предложения за оптимизация

Следват препоръки за рязане на алуминиеви плочи с различна дебелина, обобщени от академични изследвания:

Цели на процеса

Висококачествено рязане (намаляване на висящата шлака, подобряване на обработката на профила)

• Приложима дебелина: средна дебелина (напр. 4 мм)
• Препоръки за ключови параметри:
• Лазерен режим: Препоръчва се импулсен режим
• Спомагателен газ: Препоръчва се азот или аргон
• Ключови моменти: увеличете спомагателното налягане на въздуха, за да увеличите силата на издухване на шлаката; контролирайте подаването на лазерна топлина, за да избегнете прекомерно топене.

Високоефективно/рязане на дебели плочи (стремеж към скорост или рязане на дебели плочи)

• Приложима дебелина: средна и тежка плоча (напр. 10-15 мм)
• Препоръки за ключови параметри:
• Лазерен режим: може да използва непрекъсната вълна или импулс с висок работен цикъл
• Спомагателен газ: може да се опита кислород
• Основни моменти: Екзотермичната реакция на кислорода може да увеличи енергията и да подобри режещите свойства на дебели плочи; но сечението ще се окисли и ще стане грапаво и ще е необходима последваща обработка.

Високопрецизно/листово рязане (използва се в прецизни области като аерокосмическата индустрия)

• Приложима дебелина: тънка плоча (напр. 0,5-2 мм)
• Препоръки за ключови параметри:
• Лазерен режим: препоръчва се високочестотен импулсен режим
• Спомагателен газ: Препоръчва се азот
• Ключови моменти: използване на по-висока скорост на рязане и подходящо спомагателно налягане; контрол на входящата топлина за намаляване на зоната, засегната от топлината (може да се контролира под 20 м).

Обща справка за висококачествени параметри (4 мм алуминиева сплав 2219 като пример)

За да се постигнат критериите за рязане от ниво 1 (по-малко задържане на шлака и ниска грапавост), проучване установи, че оптималният диапазон на параметрите е:

• Мощност на лазера: >4,5 kW
• Скорост на рязане: 3-4 м/мин
• Спомагателно въздушно налягане: 1,3 MPa

Основни предизвикателства и целенасочени решения

Основните предизвикателства и решения за рязане на алуминий са следните:

1. Висока отражателна способност

• Предизвикателство: Алуминият има силно отражение върху лазера, особено на близкото инфрачервено влакнесто лазерно лъчение, и ниско потребление на енергия.
• Решение: Използвайте лазер с „антиотражателен“ механизъм; използвайте високоенергиен импулс, за да разрушите материала в началния етап на рязане, а отражателната способност ще намалее след образуването на първоначалния отвор.

2. Бърза топлопроводимост и лесно окачване на шлаката

• Предизвикателство: Топлината се разсейва бързо и разтопеният метал в долната част на разреза кондензира, образувайки шлака, която е трудна за отстраняване.
• Решение: В сравнение с непрекъснатия лазер, импулсният лазер може да контролира по-точно подаването на топлина; да увеличи налягането на спомагателния газ (например ≥ 1,3 MPa), да подобри силата на срязване на въздушния поток за издухване на шлаката; да оптимизира позицията на фокуса, обикновено под повърхността на плочата.

3. Качество на секцията за рязане и последващи изисквания към процеса

• Предизвикателство: Режещият участък ще образува претопен слой. Ако се изисква последващо заваряване, това ще повлияе на порьозността на заваръчния шев.
• Решение: Ако след рязане се изисква заваряване, процесът трябва да бъде стриктно контролиран, а дебелината на претопяващия слой на режещия шев трябва да се контролира под 136 μm, за да се намали ефективно порьозността на заваръчния шев.

Списък на ключовите точки на промишлената експлоатация

• Избор на газ:При стремеж към висококачествен разрез без окисление (особено последващата необходимост от заваряване), дайте приоритет на азот или аргон с висока чистота. Кислородът може да бъде оценен, когато се търсят дебелина и скорост на рязане, и окисляването на секцията не е проблем.
• Последователност на отладване на параметри:Препоръчително е да се коригират други променливи и да се отстранят грешките в следния ред: позиция на фокуса → вид и налягане на спомагателния газ → мощност на лазера → скорост на рязане → параметри на импулса (ако се използва импулсен режим).
• Оборудване и безопасност:да се гарантира, че лазерът има способността да работи с материали с висока отражателна способност; При рязане на алуминиева плоча, искровите пръски са по-интензивни. Необходимо е да се гарантира, че системата за прахоотвеждане е ефективна и оборудването и персоналът са защитени.
• Пробно рязане и проверка:Преди официалното рязане трябва да се извърши пробно рязане. За проверка на качеството, моля, вижте: визуално наблюдение на шлаката, висяща на дъното; контактно измерване на грапавостта на сечението; микроскопско измерване на дебелината на претопения слой (ако има високи изисквания).

Обобщение и заключителни препоръки

Ядрото на импулсното лазерно рязане на алуминиева плоча е„прецизен контрол на топлината“Препоръчва се следният път:

1. Ясен приоритет:Първо определете дали основната ви цел е качеството на сечението, ефективността на рязане или последващите заваръчни характеристики.

2. Според дебелината на основните параметри:Вижте предишната таблица, в зависимост от дебелината и приоритета на вашата алуминиева плоча, определете предварителния лазерен режим и вида газ.

3. Фино отстраняване на грешки и проверка:Извършва се фино отстраняване на грешки около спомагателното въздушно налягане и скоростта на рязане, а проверката на пробното рязане се извършва стриктно.