Průmyslová doporučení pro pulzní řezání hliníkových plechů

Pro pulzní řezání hliníku vláknovým laserem je jádrem přesné řízení pulzního výstupu laseru (frekvence, pracovní cyklus atd.) a přerušované zahřívání materiálu pro optimalizaci tepelného příkonu, aby se vyvážila kvalita a účinnost řezání při vysoké odrazivosti a tepelné vodivosti hliníku.

Klíčové procesní parametry a návrhy na optimalizaci

Následují doporučení pro řezání hliníkových plechů různých tlouštěk, shrnutá z akademického výzkumu:

Cíle procesu

Vysoce kvalitní řezání (snížení zavěšené strusky, zlepšení povrchu profilu)

• Použitelná tloušťka: střední tloušťka (např. 4 mm)
• Doporučení klíčových parametrů:
• Laserový režim: Doporučuje se pulzní režim
• Pomocný plyn: Doporučuje se dusík nebo argon
• Klíčové body: zvýšení tlaku pomocného vzduchu pro zvýšení síly foukání strusky; regulace příkonu laserového tepla, aby se zabránilo nadměrnému tavení.

Vysoká účinnost/řezání tlustých plechů (snaha o rychlost nebo řezání tlustých plechů)

• Použitelná tloušťka: střední a těžký plech (např. 10-15 mm)
• Doporučení klíčových parametrů:
• Laserový režim: lze použít kontinuální vlnu nebo pulz s vysokým pracovním cyklem
• Pomocný plyn: lze vyzkoušet kyslík
• Klíčové body: Exotermická reakce kyslíku může zvýšit energii a zlepšit řeznou schopnost tlustých plechů; ale průřez oxiduje a zdrsní se a je nutné následné opracování.

Vysoce přesné/plechové řezání (používá se v přesných oblastech, jako je letecký průmysl)

• Použitelná tloušťka: tenký plech (např. 0,5-2 mm)
• Doporučení klíčových parametrů:
• Laserový režim: doporučuje se vysokofrekvenční pulzní režim
• Pomocný plyn: Doporučuje se dusík
• Klíčové body: použití vyšší řezné rychlosti a vhodného pomocného tlaku; regulace přívodu tepla pro zmenšení tepelně ovlivněné zóny (lze regulovat pod 20 m).

Obecný referenční parametr pro vysokou kvalitu (jako příklad 4mm hliníkové slitiny 2219)

Studie zjistila, že pro dosažení kritérií řezání úrovně 1 (menší zachycení strusky a nízká drsnost) je optimální rozsah parametrů:

• Výkon laseru: >4,5 kW
• Řezná rychlost: 3-4 m/min
• Tlak pomocného vzduchu: 1,3 MPa

Hlavní výzvy a cílená řešení

Hlavní výzvy a řešení pro řezání hliníku jsou následující:

1. Vysoká odrazivost

• Problém: Hliník má silný odraz laseru, zejména vláknového laseru v blízké infračervené oblasti, a nízkou spotřebu energie.
• Řešení: Použijte laser s „antireflexním“ mechanismem; použijte vysokoenergetický puls k rozrušení materiálu v počáteční fázi řezání a odrazivost se po vytvoření prvního otvoru sníží.

2. Rychlé vedení tepla a snadné zavěšení strusky

• Problém: Teplo se rychle rozptyluje a roztavený kov na dně řezu kondenzuje a vytváří strusku, kterou je obtížné odstranit.
• Řešení: Ve srovnání s kontinuálním laserem dokáže pulzní laser přesněji řídit přívod tepla; zvýšit tlak pomocného plynu (například ≥ 1,3 MPa), zlepšit smykovou sílu proudění vzduchu pro odfouknutí strusky; optimalizovat polohu ohniska, obvykle pod povrchem desky.

3. Kvalita řezných profilů a následné procesní požadavky

• Problém: Řezná část vytvoří přetavenou vrstvu. Pokud bude nutné následné svařování, ovlivní to pórovitost svaru.
• Řešení: Pokud je po řezání nutné svařování, měl by být proces přísně kontrolován a tloušťka přetavovací vrstvy řezného švu by měla být kontrolována pod 136 μm, aby se účinně snížila pórovitost svaru.

Seznam klíčových bodů průmyslového provozu

• Výběr plynu:Při snaze o vysoce kvalitní neoxidační řez (zejména následnou potřebu svařování) dejte přednost vysoce čistému dusíku nebo argonu. Kyslík lze vyhodnotit při sledování tloušťky a rychlosti řezu a oxidace průřezu nepředstavuje problém.
• Sekvence ladění parametrů:Doporučuje se opravit další proměnné a ladit v tomto pořadí: poloha ostření → typ a tlak pomocného plynu → výkon laseru → rychlost řezání → parametry pulzu (pokud je použit pulzní režim).
• Vybavení a bezpečnost:aby se zajistilo, že laser dokáže zpracovat vysoce reflexní materiály; Při řezání hliníkových plechů jsou jiskry intenzivnější. Je nutné zajistit účinný systém odsávání prachu a ochranu zařízení a personálu.
• Zkušební řezání a kontrola:Před formálním řezáním je nutné provést zkušební řezání. Kontrola kvality se provádí pomocí: vizuální kontroly strusky visící na dně; kontaktního snímání drsnosti řezu; mikroskopického měření tloušťky přetavené vrstvy (pokud jsou kladeny vysoké požadavky).

Shrnutí a závěrečná doporučení

Jádrem pulzního vláknového laserového řezání hliníkového plechu je„Přesná regulace teploty“Doporučuje se následující cesta:

1. Jasná priorita:Nejprve si zjistěte, zda je vaším primárním cílem kvalita profilu, účinnost řezání nebo následný svařovací výkon.

2. Podle tloušťky primárních parametrů:Viz předchozí tabulka, podle tloušťky a priority hliníkového plechu určete předběžný laserový režim a typ plynu.

3. Jemné ladění a ověřování:Jemné ladění se provádí kolem tlaku pomocného vzduchu a rychlosti řezání a důkladně se provádí ověření zkušebního řezání.