توصیه‌های صنعتی برای برش پالسی صفحات آلومینیومی

برای برش لیزر فیبر پالسی آلومینیوم، هدف اصلی کنترل دقیق خروجی پالس لیزر (فرکانس، چرخه وظیفه و غیره) و گرم کردن متناوب ماده برای بهینه سازی ورودی گرما است، به طوری که کیفیت و راندمان برش تحت بازتابندگی و رسانایی حرارتی بالای آلومینیوم متعادل شود.

پارامترهای کلیدی فرآیند و پیشنهادات بهینه‌سازی

در ادامه توصیه‌هایی برای برش صفحات آلومینیومی با توجه به ضخامت‌های مختلف، خلاصه‌ای از تحقیقات دانشگاهی، ارائه شده است:

اهداف فرآیند

برش با کیفیت بالا (کاهش سرباره آویزان، بهبود پرداخت سطح مقطع)

• ضخامت قابل اجرا: ضخامت متوسط ​​(مثلاً ۴ میلی‌متر)
• توصیه‌های پارامترهای کلیدی:
• حالت لیزر: حالت پالس توصیه می‌شود
• گاز کمکی: نیتروژن یا آرگون توصیه می‌شود
• نکات کلیدی: فشار هوای کمکی را افزایش دهید تا نیروی دمیدن سرباره افزایش یابد؛ گرمای ورودی لیزر را کنترل کنید تا از ذوب بیش از حد جلوگیری شود.

برش ورق ضخیم/با راندمان بالا (به دنبال سرعت یا برش ورق ضخیم)

• ضخامت قابل اجرا: صفحه متوسط ​​و سنگین (مثلاً 10-15 میلی‌متر)
• توصیه‌های پارامترهای کلیدی:
• حالت لیزر: می‌تواند از موج پیوسته یا پالس با چرخه کاری بالا استفاده کند
• گاز کمکی: می‌توان اکسیژن را امتحان کرد
• نکات اصلی: واکنش گرمازای اکسیژن می‌تواند انرژی را افزایش داده و قابلیت برش صفحات ضخیم را بهبود بخشد؛ اما مقطع اکسید شده و زبر می‌شود و پردازش بعدی مورد نیاز است.

برش ورق/با دقت بالا (مورد استفاده در زمینه‌های دقیق مانند هوافضا)

• ضخامت قابل اجرا: صفحه نازک (مثلاً 0.5-2 میلی متر)
• توصیه‌های پارامترهای کلیدی:
• حالت لیزر: حالت پالس فرکانس بالا توصیه می‌شود
• گاز کمکی: نیتروژن توصیه می‌شود
• نکات کلیدی: استفاده از سرعت برش بالاتر و فشار کمکی مناسب؛ کنترل ورودی گرما برای کاهش ناحیه تحت تأثیر گرما (می‌تواند زیر 20 متر کنترل شود).

مرجع پارامترهای عمومی با کیفیت بالا (به عنوان مثال آلیاژ آلومینیوم ۲۲۱۹ با ضخامت ۴ میلی‌متر)

برای دستیابی به معیارهای برش سطح ۱ (سرباره کمتر آویزان و زبری کم)، یک مطالعه نشان داد که محدوده پارامتر بهینه عبارت است از:

• توان لیزر: > 4.5 کیلووات
• سرعت برش: ۳-۴ متر در دقیقه
• فشار هوای کمکی: ۱.۳ مگاپاسکال

چالش‌های اصلی و راه‌حل‌های هدفمند

چالش‌ها و راه‌حل‌های اصلی برای برش آلومینیوم به شرح زیر است:

۱. بازتاب بالا

• چالش: آلومینیوم بازتاب قوی در لیزر، به ویژه لیزر فیبری نزدیک به مادون قرمز، و مصرف انرژی پایینی دارد.
• راه حل: از لیزری با مکانیزم «ضد انعکاس» استفاده کنید؛ از یک پالس پرانرژی برای تجزیه ماده در مرحله اولیه برش استفاده کنید، و پس از تشکیل سوراخ اولیه، بازتاب کاهش می‌یابد.

2. هدایت حرارتی سریع و سرباره آسان آویزان

• چالش: گرما به سرعت پخش می‌شود و فلز مذاب در پایین برش متراکم شده و سرباره‌ای تشکیل می‌دهد که جدا کردن آن دشوار است.
• راه حل: در مقایسه با لیزر پیوسته، لیزر پالسی می‌تواند ورودی گرما را با دقت بیشتری کنترل کند؛ فشار گاز کمکی را افزایش دهید (مانند ≥ 1.3MPa)، نیروی برشی جریان هوا را برای حذف سرباره بهبود بخشید؛ موقعیت کانونی را بهینه کنید، معمولاً زیر سطح صفحه.

۳. کیفیت مقطع برش و الزامات فرآیند بعدی

• چالش: بخش برش یک لایه ذوب شده مجدد تشکیل می‌دهد. اگر جوشکاری بعدی مورد نیاز باشد، بر تخلخل جوش تأثیر می‌گذارد.
• راه حل: اگر جوشکاری پس از برش مورد نیاز باشد، فرآیند باید به شدت کنترل شود و ضخامت لایه ذوب مجدد درز برش باید زیر ۱۳۶ میکرومتر کنترل شود تا تخلخل جوش به طور موثر کاهش یابد.

فهرست نکات کلیدی عملیات صنعتی

• انتخاب گاز:برای دستیابی به برش غیراکسیداسیونی با کیفیت بالا (به ویژه در صورت نیاز بعدی به جوشکاری)، اولویت را به نیتروژن یا آرگون با خلوص بالا بدهید. اکسیژن را می‌توان زمانی ارزیابی کرد که ضخامت و سرعت برش مد نظر باشد و اکسیداسیون مقطع مشکلی ایجاد نکند.
• دنباله اشکال زدایی پارامتر:توصیه می‌شود سایر متغیرها را به این ترتیب اصلاح و اشکال‌زدایی کنید: موقعیت فوکوس → نوع و فشار گاز کمکی → توان لیزر → سرعت برش → پارامترهای پالس (در صورت استفاده از حالت پالس).
• تجهیزات و ایمنی:برای اطمینان از اینکه لیزر توانایی برخورد با مواد با بازتاب بالا را دارد؛ هنگام برش ورق آلومینیومی، پاشش جرقه شدیدتر است. لازم است از مؤثر بودن سیستم حذف گرد و غبار و محافظت از تجهیزات و پرسنل اطمینان حاصل شود.
• برش آزمایشی و بازرسی:برش آزمایشی باید قبل از برش رسمی انجام شود. برای بررسی کیفیت، لطفاً به موارد زیر مراجعه کنید: مشاهده بصری سرباره آویزان در پایین؛ زبری مقطع حسگر حالت تماسی؛ اندازه‌گیری میکروسکوپی ضخامت لایه ذوب شده مجدد (در صورت وجود الزامات بالا).

خلاصه و توصیه‌های نهایی

هسته صفحه آلومینیومی برش لیزری فیبر پالسی عبارت است از«کنترل دقیق گرما»مسیر زیر توصیه می‌شود:

۱. اولویت‌بندی واضح:ابتدا مشخص کنید که آیا هدف اصلی شما کیفیت مقطع، راندمان برش یا عملکرد جوشکاری بعدی است.

۲. با توجه به ضخامت پارامترهای اولیه:با توجه به جدول قبلی، با توجه به ضخامت و اولویت صفحه آلومینیومی خود، حالت اولیه لیزر و نوع گاز را تعیین کنید.

۳. اشکال‌زدایی و تأیید دقیق:اشکال‌زدایی دقیق حول فشار هوای کمکی و سرعت برش انجام می‌شود و تأیید برش آزمایشی به طور دقیق انجام می‌شود.