Hoe los je het probleem van vastzittende slak op bij het lasersnijden van aluminium platen?

Slakvorming bij het lasersnijden van aluminium (ook wel bekend als hangende slak of slakken) is een veelvoorkomend probleem, voornamelijk vanwege de hoge thermische geleidbaarheid van aluminium, het lage smeltpunt, de gemakkelijke oxidatie en de viscositeit in gesmolten toestand, en andere eigenschappen. Om dit probleem systematisch op te lossen, is het noodzakelijk om het gas, de parameters, de materialen, de apparatuur en het proces te optimaliseren. Hieronder volgt een uitgebreide reeks oplossingen:

Kernpunt: selectie en optimalisatie van het hulpgas (dit is het belangrijkste onderdeel)

1. Stikstof van hoge zuiverheid heeft de voorkeur.

• Principe: Stikstof fungeert als inert gas en kan de oxidatie van gesmolten aluminium effectief voorkomen en de vorming van kleverig aluminiumoxide (Al₂O₃)-residu verminderen. Tegelijkertijd kan de stikstof onder hoge druk het gesmolten aluminium vanuit de spleet naar beneden blazen, in plaats van dat het zich zijdelings ophoopt.
• Zuiverheidseis: ≥ 99,99% (99,995% of hoger aanbevolen). Een te lage zuiverheid is een van de belangrijkste oorzaken van slakaanhechting.
• Drukvereisten: afhankelijk van de plaatdikte, doorgaans hoger (bijvoorbeeld bij het snijden van een 3 mm dikke aluminiumplaat is een druk van 1,5-2,0 MPa nodig). Bij onvoldoende druk wordt het gesmolten materiaal niet effectief weggeblazen.

2. Perslucht van hoge kwaliteit (een economisch alternatief)

• Toepassingsgebieden: lage eisen aan de oppervlaktekwaliteit of ruwe bewerking van dunne aluminiumplaten (zoals ≤ 3 mm).
• Noodzakelijke voorwaarden:
• De installaties moeten zijn uitgerust met zeer efficiënte koeldrogers en precisiefilters om ervoor te zorgen dat de lucht vrij is van water en olie. Vocht en olie verergeren de oxidatie van aluminium en de aanhechting van slakken.
• De druk moet voldoende stabiel zijn.

3. Zuurstof (speciaal doel)

• Principe: Gebruik de oxidatiereactie om extra warmte te genereren en de snijsnelheid te verhogen. Er zal echter onvermijdelijk een grote hoeveelheid ruwe en harde aluminiumslak ontstaan, wat doorgaans niet aan te raden is voor snijwerkzaamheden waarbij slakafzetting volledig moet worden voorkomen, maar alleen voor toepassingen met zeer lage oppervlakte-eisen of voor nabewerking.

optimalisatie van snijparameters

De parameters moeten worden afgestemd op het gas voor het debuggen van het systeem.

1. Balans tussen vermogen en snelheid:

• Het vermogen is te hoog/de snelheid is te laag: overtollige energie veroorzaakt overmatige smelting van het aluminium, het smeltbad wordt groter, het gas is moeilijk af te voeren en er vormt zich een bolvormige slak op de bodem.
• Het vermogen is te laag/te snel: onvoldoende energie, het materiaal wordt niet goed doorgesneden of de onderkant koelt te snel af, het smeltmateriaal stolt aan de rand voordat het kan worden weggeblazen.
• Foutopsporingsmethode: op basis van de aanbevolen parameters wordt een snelheidsladdertest uitgevoerd om het optimale punt te vinden dat precies door het materiaal snijdt en de minste slakvorming veroorzaakt.

2. Frequentie en inschakelduur:

• Het verlagen van de frequentie en het aanpassen van de duty cycle kan soms helpen om de warmtetoevoer te beheersen en oververhitting van de bodem te voorkomen. Voor dunne platen kunnen hogere frequenties worden gebruikt.

3. Focuspositie:

• Probeer de focus iets te verminderen (negatieve defocus) zodat de energie meer geconcentreerd is in de onderste helft van de plaat. Dit bevordert het wegblazen van het gesmolten materiaal vanaf de onderkant. Dit is een effectieve manier om de slakvorming aan de onderkant te verbeteren. De juiste afstemming is wel nodig, afhankelijk van de specifieke situatie.

Status van apparatuur en verbruiksartikelen

1. Inspectie en selectie van sproeiers:

• Status: Zorg ervoor dat het mondstuk vrij is van slijtage, vervorming en dat de hartafstand correct is. Een versleten mondstuk zorgt voor turbulentie in de luchtstroom en een zwakke slakafvoer.
• Diameter: meestal wordt een sproeier met een grotere diameter (zoals φ2,0 mm of meer) gebruikt in combinatie met stikstof onder hoge druk, waardoor een sterkere en bredere luchtstroombarrière kan worden gevormd.

2. Straalkwaliteit:

• Zorg ervoor dat de lens van de laserkop (focusspiegel, beschermspiegel) schoon en vrij van vervuiling is, en dat de energieverdeling van de laserstraal uniform en geconcentreerd is.

Materiaal- en procesvoorbereiding

1. Oppervlak en materiaal van de aluminium plaat:

• Reiniging: Verwijder voor het snijden de olie, het stof en de oxidatielaag van het oppervlak van de aluminiumplaat. Hiervoor kan een speciaal reinigingsmiddel voor aluminiumlegeringen worden gebruikt.
• Legeringskwaliteit: de prestaties van verschillende aluminiumlegeringen verschillen. Over het algemeen hebben legeringen uit de 5-serie (zoals 5052) betere snijprestaties en minder klevende slakken dan legeringen uit de 6-serie (zoals 6061). Legeringen met een hoog gehalte aan silicium, magnesium en andere elementen hebben een grotere viscositeit.
• Oxidatielaag: als er een dikke oxidelaag op het oppervlak van de plaat zit, kan deze licht gepolijst of gebeitst worden.

2. Werkafstand:

• Zorg ervoor dat de afstand tussen het mondstuk en de plaat constant en geschikt is (meestal 0,5-1,5 mm). Een te grote afstand zal de gasdruk verzwakken.

3. Perforatie en lood:

• Optimaliseer de perforatieparameters om te voorkomen dat er tijdens het perforeren spatten op het oppervlak achterblijven.
• Gebruik buitenste geleiders of booggeleiders om slakophoping aan het begin van de werkstukcontour te voorkomen.

Behandeling na het knippen (herstellende maatregelen)

Als er nog steeds een kleine hoeveelheid slak aan de oppervlakte hangt, kunnen de volgende maatregelen worden genomen:

1. Fysieke verwijdering:Gebruik een schraper, roestvrijstalen borstel of schuurspons om het handmatig te verwijderen. Voor dikke, harde slakken kan een kleine haakse slijper met een speciale nylon slijpschijf nodig zijn.

2. Chemische reiniging:Het gebruik van een speciale reinigingsvloeistof voor aluminium of een verdunde alkalische oplossing om de vastzittende slakken te verwijderen, kan een deel van de aanslag oplossen. Vermijd het gebruik van sterke zuren en basen en spoel na de behandeling grondig af met water en droog het oppervlak.

3. Zandstralen:Voor serieproductie of wanneer een uniform mat oppervlak vereist is, kan fijn zand (zoals glasparels) worden gebruikt voor zandstralen.

Door middel van het bovenstaande systematische onderzoek en de optimalisatie kan het probleem van slakaanhechting bij het lasersnijden van aluminiumplaten effectief worden beheerst, waardoor hoogwaardige snijresultaten worden behaald. De sleutel is het inzicht dat "effectieve spoeling met zeer zuiver gas" de kern vormt, en dat alle andere parameters hierop zijn afgestemd.