Jak vyřešit ulpívající strusku při řezání hliníkového plechu laserem

Laserové řezání hliníkové strusky (také známé jako visící struska, strusková struska) je častým problémem, zejména kvůli vysoké tepelné vodivosti hliníku, nízkému bodu tání, snadné oxidaci a viskozitě v roztaveném stavu a dalším vlastnostem. Pro systematické řešení tohoto problému je nutné optimalizovat plyn, parametry, materiály, zařízení a proces. 5. Následující postup poskytuje komplexní sadu řešení:

Klíčové: výběr a optimalizace pomocného plynu (toto je nejdůležitější část)

1. Upřednostňuje se dusík s vysokou čistotou

• Princip: Dusík jako inertní plyn může účinně zabránit oxidaci hliníkové taveniny a snížit tvorbu lepkavých zbytků oxidu hlinitého (Al₂O₃). Zároveň může dusík pod vysokým tlakem foukat roztavený hliník směrem dolů ze štěrbiny, spíše než aby se hromadil ze strany na stranu.
• Požadovaná čistota: ≥ 99,99 % (doporučeno 99,995 % nebo vyšší). Nedostatečná čistota je jednou z hlavních příčin přilnutí strusky.
• Požadovaný tlak: v závislosti na nastavení tloušťky plechu, obvykle vyšší (například řezání 3mm hliníkového plechu na 1,5-2,0 MPa). Nedostatečný tlak taveninu dostatečně neodfoukne.

2. Vysoce kvalitní stlačený vzduch (ekonomická alternativa)

• Použitelné scénáře: nižší požadavky na kvalitu povrchu nejsou vysoké nebo hrubé obrábění tenkých hliníkových plechů (například ≤ 3 mm).
• Nezbytné podmínky:
• Musí být vybaveno vysoce účinnými chladicími sušičkami a přesnými filtry, aby se zajistilo, že vzduch neobsahuje vodu ani olej. Vlhkost a olej zhoršují oxidaci hliníku a přilnutí strusky.
• Tlak by měl být dostatečně stabilní.

3. Kyslík (speciální účel)

• Princip: Oxidační reakce se používá k zajištění dodatečného tepla a zvýšení rychlosti řezání. Nevyhnutelně se však vytvoří velké množství drsné a tvrdé strusky z oxidu hlinitého, což se obvykle nedoporučuje pro řezání bez přilepení strusky, ale pouze pro případy vyžadující velmi nízké požadavky na povrch nebo následné zpracování.

optimalizace parametrů řezu

Parametry musí být pro ladění systému spárovány s plynem.

1. Poměr výkonu a rychlosti:

• Výkon je příliš vysoký/rychlost je příliš nízká: nadměrná energie způsobuje nadměrné tavení hliníku, roztavená lázeň se zvětšuje, plyn se obtížně vhání a tvoří se spodní kulovitá struska.
• Příliš nízký/příliš rychlý výkon: nedostatečná energie, materiál není proříznut nebo je dno příliš rychle ochlazeno, tavenina ztuhne na okraji dříve, než ji lze odfouknout.
• Metoda ladění: na základě doporučených parametrů se provádí test rychlostního žebříku, aby se našlo „sladké místo“, které přesně prořízne a zachytí nejméně strusky.

2. Frekvence a pracovní cyklus:

• Snížení frekvence a úprava pracovního cyklu někdy pomáhá regulovat příkon tepla a snižovat přehřívání dna. U tenkých plechů lze použít vyšší frekvence.

3. Poloha ostření:

• Zkuste mírně snížit zaostření (negativní rozostření), aby se energie více koncentrovala ve spodní polovině desky, což vede k vyfukování taveniny zespodu. To je účinný způsob, jak zlepšit strusku visící zespodu. Je třeba jej doladit podle aktuální situace.

Stav vybavení a spotřebního materiálu

1. Kontrola a výběr trysek:

• Stav: Ujistěte se, že tryska není opotřebovaná, deformovaná a že je posunutá od středu ke středu. Opotřebovaná tryska způsobí turbulentní proudění vzduchu a slabé vyfukování strusky.
• Průměr: obvykle se používá tryska s větším průměrem (například φ2,0 mm nebo větší) s vysokotlakým dusíkem, může vytvořit silnější a širší pokrytí bariéry proudění vzduchu.

2. Kvalita paprsku:

• Ujistěte se, že čočka laserové hlavy (zaostřovací zrcadlo, ochranné zrcadlo) je čistá a bez znečištění a že rozložení energie paprsku je rovnoměrné a koncentrované.

Příprava materiálu a procesu

1. Povrch a materiál hliníkového plechu:

• Čištění: Před řezáním odstraňte z povrchu hliníkového plechu olej, prach a vrstvu oxidu. Lze použít speciální čisticí prostředek na hliníkové slitiny.
• Druh slitiny: Výkon různých hliníkových slitin se liší. Obvykle řada 5 (například 5052) než řada 6 (například 6061) poskytuje lepší řezné vlastnosti a méně lepivou strusku. Křemík, hořčík a další prvky s vysokou viskozitou slitiny mají vyšší viskozitu.
• Oxidová vrstva: pokud je na povrchu desky silná oxidová vrstva, lze ji mírně leštit nebo mořet.

2. Pracovní vzdálenost:

• Ujistěte se, že vzdálenost mezi tryskou a deskou je konstantní a vhodná (obvykle 0,5–1,5 mm). Příliš vysoká vzdálenost oslabí tlak plynu.

3. Perforace a olovo:

• Optimalizujte parametry perforace, abyste zabránili hromadění rozstřiku na povrchu během perforace.
• Používejte vnější přívody nebo přívody oblouku, abyste zabránili hromadění strusky na začátku obrysu obrobku.

Ošetření po řezání (nápravné opatření)

Pokud stále přetrvává mírné množství strusky, lze přijmout následující opatření:

1. Fyzické odstranění:K ručnímu odstranění použijte škrabku, kartáč z nerezové oceli nebo drátěnku. Pro silné a tvrdé strusky může být zapotřebí malá úhlová bruska se speciálním nylonovým kotoučem.

2. chemické čištění:Použití speciální čisticí kapaliny na hliník nebo zředěného alkalického roztoku ponorným ubrouskem může rozpustit část lepkavé strusky. Nezapomeňte se vyhnout použití silných kyselin a zásad a po ošetření je nutné důkladně opláchnout vodou a osušit.

3. Pískování:Pro dávkové díly nebo díly vyžadující jednotný matný povrch lze k pískování použít jemný písek (například skleněné kuličky).

Prostřednictvím výše uvedeného systematického výzkumu a optimalizace lze efektivně řídit problém s přilnavostí strusky při řezání hliníkových plechů laserem a dosáhnout tak vysoce kvalitního řezání. Klíčem je pochopit, že jádrem je „efektivní proplachování vysoce čistým plynem“ a všechny ostatní parametry jsou koordinovány kolem tohoto jádra.