Industrielle anbefalinger for pulsskjæring av aluminiumsplater

For pulsfiberlaserskjæring av aluminium er kjernen å nøyaktig kontrollere laserens pulsutgang (frekvens, driftssyklus, etc.) og periodisk varme opp materialet for å optimalisere varmetilførselen, for å balansere skjærekvaliteten og effektiviteten under den høye reflektiviteten og varmeledningsevnen til aluminium.

Viktige prosessparametere og optimaliseringsforslag

Følgende er anbefalinger for kutting av aluminiumsplater i henhold til forskjellige tykkelser, oppsummert fra akademisk forskning:

Prosessmål

Høykvalitets skjæring (reduser hengende slagg, forbedrer seksjonsfinishen)

• Gjeldende tykkelse: middels tykkelse (f.eks. 4 mm)
• Anbefalinger for viktige parametere:
• Lasermodus: Pulsmodus anbefales
• Hjelpegass: Nitrogen eller argon anbefales
• Viktige punkter: øk hjelpelufttrykket for å forbedre slaggblåsekraften; kontroller laserens varmetilførsel for å unngå overdreven smelting.

Høy effektivitet/tykkplateskjæring (jakt på hastighet eller skjæring av tykk plate)

• Gjeldende tykkelse: medium og tung plate (f.eks. 10-15 mm)
• Anbefalinger for viktige parametere:
• Lasermodus: kan bruke kontinuerlig bølge eller puls med høy driftssyklus
• Hjelpegass: oksygen kan prøves
• Kjernepunkter: Den eksoterme reaksjonen av oksygen kan øke energien og forbedre skjæreevnen til tykke plater; men seksjonen vil oksidere og bli ru, og etterfølgende bearbeiding er nødvendig.

Høypresisjons-/plateskjæring (brukes innen presisjonsfelt som luftfart)

• Gjeldende tykkelse: tynn plate (f.eks. 0,5-2 mm)
• Anbefalinger for viktige parametere:
• Lasermodus: høyfrekvent pulsmodus anbefales
• Hjelpegass: Nitrogen anbefales
• Viktige punkter: bruk av høyere skjærehastighet og passende hjelpetrykk; kontroll av varmetilførselen for å redusere den varmepåvirkede sonen (kan kontrolleres under 20 m).

Generell referanse for høy kvalitetsparametere (eksempel på 4 mm 2219 aluminiumslegering)

For å oppnå skjærekriteriene på nivå 1 (mindre slaggoppheng og lav ruhet), fant en studie at det optimale parameterområdet er:

• Lasereffekt: >4,5 kW
• Skjærehastighet: 3–4 m/min
• Hjelpelufttrykk: 1,3 MPa

Kjerneutfordringer og målrettede løsninger

De viktigste utfordringene og løsningene for aluminiumskjæring er som følger:

1. Høy reflektivitet

• Utfordring: Aluminium har sterk refleksjon på laser, spesielt nær-infrarød fiberlaser, og lav energiutnyttelse.
• Løsning: Bruk en laser med en «antirefleksjonsmekanisme». Bruk en høyenergipuls for å bryte ned materialet i den første fasen av skjæringen, og refleksjonsevnen vil avta etter at det første hullet er dannet.

2. Rask varmeledning og enkel slaggopphenging

• Utfordring: Varmen forsvinner raskt, og smeltet metall i bunnen av snittet kondenserer og danner slagg som er vanskelig å fjerne.
• Løsning: Sammenlignet med kontinuerlig laser kan pulslaser kontrollere varmetilførselen mer nøyaktig; Øk hjelpegasstrykket (for eksempel ≥ 1,3 MPa), forbedre luftstrømmens skjærkraft for å blåse bort slagg; Optimaliser fokusposisjonen, vanligvis under overflaten av platen.

3. Kvalitet på skjæreseksjonen og påfølgende prosesskrav

• Utfordring: Skjæreseksjonen vil danne et omsmeltet lag. Hvis etterfølgende sveising er nødvendig, vil det påvirke sveisens porøsitet.
• Løsning: Hvis sveising er nødvendig etter skjæring, bør prosessen kontrolleres strengt, og tykkelsen på skjæresømmens omsmeltingslag bør kontrolleres til under 136 μm for effektivt å redusere sveisens porøsitet.

Liste over viktige punkter i industriell drift

• Gassvalg:For å oppnå høykvalitets, ikke-oksiderende snitt (spesielt det påfølgende behovet for sveising), prioriter nitrogen eller argon med høy renhet. Oksygen kan vurderes når skjæretykkelse og hastighet søkes, og seksjonsoksidasjon er ikke et problem.
• Parameterfeilsøkingssekvens:Det anbefales å fikse andre variabler og feilsøke i denne rekkefølgen: fokusposisjon → hjelpegasstype og -trykk → lasereffekt → skjærehastighet → pulsparametere (hvis pulsmodus brukes).
• Utstyr og sikkerhet:for å sikre at laseren kan håndtere svært reflekterende materialer; Ved skjæring av aluminiumsplate er gnistsprutene mer intense. Det er nødvendig å sørge for at støvfjerningssystemet er effektivt og at utstyr og personell er beskyttet.
• Prøveskjæring og inspeksjon:Prøveskjæring må utføres før formell skjæring. For kvalitetskontroll, se: visuell observasjon av slagg som henger i bunnen; ruhet i kontaktmodusfølende seksjon; mikroskopmåling av omsmeltet lagtykkelse (hvis det er høye krav).

Sammendrag og endelige anbefalinger

Kjernen i pulsert fiberlaserskjærende aluminiumsplate er«presis varmekontroll»Følgende vei anbefales:

1. Tydelig prioritet:Avgjør først om hovedmålet ditt er seksjonskvalitet, skjæreeffektivitet eller påfølgende sveiseytelse.

2. I henhold til tykkelsen på de primære parametrene:Se forrige tabell. Bestem den foreløpige lasermodusen og gasstypen i henhold til tykkelsen og prioriteten til aluminiumsplaten din.

3. Fin feilsøking og verifisering:Fin feilsøking utføres rundt hjelpelufttrykket og skjærehastigheten, og prøveskjæringsverifiseringen utføres strengt.