Как устранить прилипание шлака при лазерной резке алюминиевых пластин?

Лазерная резка алюминиевого шлака (также известного как висячий шлак, шлак) — распространенная проблема, в основном из-за высокой теплопроводности алюминия, низкой температуры плавления, легкого окисления и вязкости расплавленного состояния, а также других характеристик. Для систематического решения этой проблемы необходимо оптимизировать газ, параметры, материалы, оборудование и технологический процесс 5. Ниже представлен полный набор решений:

Ключевой момент: выбор и оптимизация вспомогательного газа (это самая важная часть).

1. Предпочтительным является азот высокой чистоты.

• Принцип действия: Азот, как инертный газ, эффективно предотвращает окисление расплава алюминия и уменьшает образование липких остатков оксида алюминия (Al₂O₃). В то же время, азот под высоким давлением может сдувать расплавленный алюминий вниз из щели, предотвращая его растекание по сторонам.
• Требование к чистоте: ≥ 99,99% (рекомендуется 99,995% или выше). Недостаточная чистота является одной из основных причин прилипания шлака.
• Требования к давлению: в зависимости от толщины листа, обычно выше (например, для резки алюминиевой пластины толщиной 3 мм требуется давление 1,5-2,0 МПа). Недостаточное давление не обеспечивает эффективного отвода расплава.

2. Высококачественный сжатый воздух (экономичная альтернатива)

• Применимые сценарии: невысокие требования к качеству поверхности или черновая обработка тонких алюминиевых пластин (например, ≤ 3 мм).
• Необходимые условия:
• Для обеспечения чистоты воздуха от воды и масла необходимо использовать высокоэффективные холодильные осушители и прецизионные фильтры. Влага и масло усугубляют окисление алюминия и образование шлака.
• Давление должно быть достаточно стабильным.

3. Кислород (специального назначения)

• Принцип: Использование реакции окисления для обеспечения дополнительного нагрева и увеличения скорости резания. Однако неизбежно образуется большое количество шероховатого и твердого оксида алюминия, что обычно не рекомендуется для резания, не требующего прилипания шлака, а только в случаях, когда требуются очень низкие требования к поверхности или для последующей обработки.

Оптимизация параметров резки

Для отладки системы параметры должны соответствовать газу.

1. Баланс мощности и скорости:

• Слишком высокая мощность/слишком низкая скорость: избыток энергии вызывает чрезмерное плавление алюминия, расплавленная ванна увеличивается в размерах, газ трудно продуть, и образуется нижний сферический шлак.
• Слишком низкая/слишком высокая мощность: недостаточно энергии, материал не прорезается или нижняя часть охлаждается слишком быстро, расплав затвердеет по краям, прежде чем его удастся сдуть.
• Метод отладки: на основе рекомендованных параметров проводится тест с плавной регулировкой скорости для поиска оптимального значения, обеспечивающего минимальное образование шлака.

2. Частота и коэффициент заполнения:

• Снижение частоты и регулировка коэффициента заполнения иногда помогают контролировать подвод тепла и уменьшить перегрев нижней части пластины. Для тонких пластин можно использовать более высокие частоты.

3. Положение фокуса:

• Попробуйте немного уменьшить фокусировку (отрицательную расфокусировку), чтобы энергия была более сконцентрирована в нижней половине плиты, что способствует выдуванию расплава снизу. Это эффективный способ улучшить образование шлака, свисающего снизу. Необходимо точно настроить этот метод в зависимости от конкретной ситуации.

Состояние оборудования и расходных материалов

1. Осмотр и выбор форсунок:

• Состояние: Убедитесь, что сопло не изношено, не деформировано и имеет правильное расстояние между центрами. Изношенное сопло вызовет турбулентность воздушного потока и ослабит продувку шлака.
• Диаметр: обычно используется сопло большего диаметра (например, φ2,0 мм или больше) с азотом под высоким давлением, что позволяет создать более прочный и широкий барьер для воздушного потока.

2. Качество пучка:

• Убедитесь, что линза лазерной головки (фокусирующее зеркало, защитное зеркало) чистая и не загрязнена, а также что распределение энергии луча равномерное и концентрированное.

Подготовка материалов и технологических процессов

1. Поверхность и материал алюминиевой пластины:

• Очистка: Перед резкой удалите масло, пыль и оксидный слой с поверхности алюминиевой пластины. Можно использовать специальное чистящее средство для алюминиевых сплавов.
• Марка сплава: характеристики разных алюминиевых сплавов различаются. Обычно 5-я серия (например, 5052) лучше обрабатывается, чем 6-я серия (например, 6061), что обеспечивает лучшее резание и меньшее образование липкого шлака. Кремний, магний и другие элементы в высоких концентрациях легирующих элементов обладают большей вязкостью.
• Оксидный слой: если на поверхности пластины образовался толстый слой оксида, его можно слегка отполировать или протравить.

2. Рабочее расстояние:

• Убедитесь, что расстояние от сопла до пластины постоянное и подходящее (обычно 0,5-1,5 мм). Слишком большое расстояние ослабит давление газа.

3. Перфорация и свинец:

• Оптимизируйте параметры перфорации, чтобы предотвратить скопление брызг на поверхности во время перфорации.
• Для предотвращения скопления шлака в начале контура заготовки используйте наружные или дуговые направляющие.

Обработка после стрижки (восстановительные мероприятия)

Если остатки шлака все еще не исчезли, можно предпринять следующие меры:

1. Физическое удаление:Для удаления вручную используйте скребок, щетку из нержавеющей стали или абразивную губку. Для удаления твердых отложений с больших листов может потребоваться небольшая угловая шлифовальная машина со специальным нейлоновым диском.

2. Химическая очистка:Использование специальной жидкости для очистки алюминия или раствора щелочи, смоченного в растворе, может растворить часть липкого шлака. Следует избегать использования сильных кислот и щелочей, а после обработки необходимо тщательно промыть водой и высушить.

3. Пескоструйная обработка:Для деталей, изготавливаемых серийно, или деталей, требующих однородной матовой поверхности, для пескоструйной обработки можно использовать мелкий песок (например, стеклянные шарики).

Благодаря проведенному выше систематическому исследованию и оптимизации, проблему прилипания шлака при лазерной резке алюминиевых пластин можно эффективно контролировать для достижения высокого качества резки. Ключевым моментом является понимание того, что «эффективная продувка газом высокой чистоты» является основой, и все остальные параметры координируются вокруг этой основы.