Bagaimana cara mengatasi kerak yang menempel saat memotong pelat aluminium dengan laser?

Terak aluminium hasil pemotongan laser (juga dikenal sebagai terak gantung, terak) adalah masalah umum, terutama disebabkan oleh konduktivitas termal aluminium yang tinggi, titik leleh yang rendah, mudah teroksidasi, dan viskositas keadaan cair serta karakteristik lainnya. Untuk mengatasi masalah ini secara sistematis, perlu dilakukan optimasi gas, parameter, material, peralatan, dan proses. Berikut ini memberikan serangkaian solusi komprehensif:

Kunci utama: pemilihan dan optimasi gas bantu (ini bagian terpenting)

1. Nitrogen dengan kemurnian tinggi lebih disukai.

• Prinsip: Nitrogen sebagai gas inert dapat secara efektif mencegah oksidasi lelehan aluminium dan mengurangi pembentukan residu lengket aluminium oksida (Al₂O₃). Pada saat yang sama, nitrogen bertekanan tinggi dapat meniup cairan aluminium cair ke bawah dari celah, bukan menumpuk dari sisi ke sisi.
• Persyaratan kemurnian: ≥ 99,99% (99,995% atau lebih tinggi disarankan). Kurangnya kemurnian adalah salah satu penyebab utama lengketnya terak.
• Persyaratan tekanan: disesuaikan dengan ketebalan pelat, biasanya lebih tinggi (misalnya, memotong pelat aluminium 3mm dengan tekanan 1,5-2,0MPa). Tekanan yang tidak mencukupi tidak akan efektif meniup lelehan.

2. Udara bertekanan berkualitas tinggi (alternatif ekonomis)

• Skenario penggunaan: persyaratan kualitas permukaan bagian bawah tidak tinggi, atau pengerjaan kasar pada pelat aluminium tipis (seperti ≤ 3mm).
• Syarat-syarat yang diperlukan:
• Harus dilengkapi dengan pengering berpendingin efisiensi tinggi dan filter presisi untuk memastikan udara bebas air dan bebas minyak. Kelembapan dan minyak akan memperburuk oksidasi aluminium dan penempelan terak.
• Tekanan harus cukup stabil.

3. Oksigen (untuk keperluan khusus)

• Prinsip: Menggunakan reaksi oksidasi untuk memberikan panas tambahan dan meningkatkan kecepatan pemotongan. Namun, sejumlah besar terak alumina yang kasar dan keras pasti akan dihasilkan, yang biasanya tidak disarankan untuk pemotongan yang tidak memerlukan penempelan terak, tetapi hanya untuk keperluan yang membutuhkan permukaan yang sangat halus atau pemrosesan selanjutnya.

optimasi parameter pemotongan

Parameter harus dicocokkan dengan gas untuk debugging sistem.

1. Keseimbangan kekuatan dan kecepatan:

• Daya terlalu tinggi/kecepatan terlalu lambat: energi berlebih menyebabkan peleburan aluminium yang berlebihan, genangan cairan cair menjadi lebih besar, gas sulit ditiup, dan terbentuk kerak bulat di bagian bawah.
• Daya terlalu rendah/terlalu cepat: energi tidak mencukupi, material tidak terpotong atau bagian bawah mendingin terlalu cepat, lelehan akan membeku di tepi sebelum dapat ditiup.
• Metode debugging: berdasarkan parameter yang direkomendasikan, uji speed ladder dilakukan untuk menemukan "titik optimal" yang menghasilkan pemotongan paling efisien dan menghasilkan sedikit kerak.

2. Frekuensi dan siklus kerja:

• Mengurangi frekuensi dan menyesuaikan siklus kerja terkadang membantu mengendalikan masukan panas dan mengurangi panas berlebih di bagian bawah. Untuk pelat tipis, frekuensi yang lebih tinggi dapat digunakan.

3. Posisi fokus:

• Cobalah untuk sedikit mengurangi fokus (defokus negatif) sehingga energi lebih terkonsentrasi di bagian bawah pelat, yang kondusif untuk meniup lelehan keluar dari bawah. Ini adalah cara efektif untuk memperbaiki terak yang menggantung di bagian bawah. Perlu disesuaikan dengan situasi aktual.

Status Peralatan dan Bahan Habis Pakai

1. Inspeksi dan pemilihan nozzle:

• Status: Pastikan nosel bebas dari keausan, deformasi, dan jarak antar pusat yang tepat. Nosel yang aus akan menyebabkan aliran udara menjadi turbulen dan daya tiup terak menjadi lemah.
• Diameter: biasanya menggunakan nosel dengan diameter lebih besar (seperti φ2.0mm atau lebih) dengan nitrogen bertekanan tinggi, dapat membentuk penghalang aliran udara yang lebih kuat dan lebih luas.

2. Kualitas pancaran:

• Pastikan lensa kepala laser (cermin fokus, cermin pelindung) bersih dan bebas polusi, serta pastikan distribusi energi pancaran seragam dan terkonsentrasi.

Persiapan material dan proses

1. Permukaan dan material pelat aluminium:

• Pembersihan: Hilangkan minyak, debu, dan lapisan oksida pada permukaan pelat aluminium sebelum pemotongan. Cairan pembersih khusus untuk paduan aluminium dapat digunakan.
• Tingkat paduan: kinerja paduan aluminium yang berbeda berbeda. Biasanya seri 5 (seperti 5052) lebih baik dalam pemotongan dan menghasilkan terak yang kurang lengket dibandingkan seri 6 (seperti 6061). Paduan dengan kandungan silikon, magnesium, dan unsur lainnya memiliki viskositas yang lebih tinggi.
• Lapisan oksida: jika terdapat lapisan oksida tebal pada permukaan pelat, lapisan tersebut dapat dipoles sedikit atau diasamkan.

2. Jarak kerja:

• Pastikan jarak antara nosel dan pelat konstan dan sesuai (biasanya 0,5-1,5 mm). Jarak yang terlalu tinggi akan melemahkan tekanan gas.

3. Perforasi dan timah:

• Optimalkan parameter perforasi untuk mencegah penumpukan cipratan pada permukaan selama perforasi.
• Gunakan kabel luar atau kabel busur untuk menghindari penumpukan terak di bagian awal kontur benda kerja.

Perawatan setelah pemotongan (tindakan perbaikan)

Jika masih terdapat sedikit terak yang menggantung, tindakan berikut dapat dilakukan:

1. Pemindahan fisik:Gunakan pengikis, sikat baja tahan karat, atau bantalan penggosok untuk membersihkannya secara manual. Untuk kerak keras pada pelat yang tebal, mungkin diperlukan gerinda sudut kecil dengan roda nilon khusus.

2. Pembersihan kimia:Penggunaan cairan pembersih aluminium khusus atau larutan alkali encer dengan cara dilap dapat melarutkan sebagian kerak yang lengket. Ingatlah untuk menghindari penggunaan asam dan alkali kuat, dan setelah perawatan harus dibilas bersih dengan air dan dikeringkan.

3. Penyemprotan pasir:Untuk produksi massal atau yang membutuhkan permukaan matte yang seragam, pasir halus (seperti butiran kaca) dapat digunakan untuk sandblasting.

Melalui investigasi dan optimasi sistematis di atas, masalah penempelan terak pada pemotongan pelat aluminium dengan laser dapat dikendalikan secara efektif untuk mencapai pemotongan berkualitas tinggi. Kuncinya adalah memahami bahwa "pembersihan gas dengan kemurnian tinggi yang efektif" adalah intinya, dan semua parameter lainnya dikoordinasikan di sekitar inti ini.