Рекомендации для промышленности по импульсной резке алюминиевых пластин

При лазерной резке алюминия импульсным волоконным лазером ключевым моментом является точное управление импульсным выходным сигналом лазера (частота, коэффициент заполнения и т. д.) и периодический нагрев материала для оптимизации подводимой тепловой энергии, чтобы сбалансировать качество и эффективность резки в условиях высокой отражательной способности и теплопроводности алюминия.

Основные параметры процесса и рекомендации по оптимизации

Ниже приведены рекомендации по резке алюминиевых пластин различной толщины, обобщенные на основе научных исследований:

Цели процесса

Высококачественная резка (уменьшение количества висячего шлака, улучшение качества сечения).

• Допустимая толщина: средняя (например, 4 мм)
• Рекомендации по ключевым параметрам:
• Режим лазера: рекомендуется импульсный режим.
• Вспомогательный газ: рекомендуется использовать азот или аргон.
• Основные моменты: увеличить давление вспомогательного воздуха для усиления силы продувки шлака; контролировать подвод тепла от лазера, чтобы избежать чрезмерного плавления.

Высокоэффективная резка толстых листов (стремление к скорости или резка толстых листов)

• Допустимая толщина: листовой металл средней и большой толщины (например, 10-15 мм).
• Рекомендации по ключевым параметрам:
• Режим работы лазера: может использоваться непрерывный режим или импульсный режим с высокой загрузкой.
• Вспомогательный газ: можно попробовать кислород.
• Основные положения: Экзотермическая реакция кислорода может увеличить энергию и улучшить режущую способность толстых листов; однако при этом происходит окисление и образование шероховатости, что требует дальнейшей обработки.

Высокоточная резка листового металла (используется в таких высокоточных областях, как аэрокосмическая промышленность).

• Допустимая толщина: тонкая пластина (например, 0,5-2 мм)
• Рекомендации по ключевым параметрам:
• Режим работы лазера: рекомендуется использовать высокочастотный импульсный режим.
• Вспомогательный газ: рекомендуется использовать азот.
• Ключевые моменты: использование более высокой скорости резки и соответствующего вспомогательного давления; контроль подвода тепла для уменьшения зоны термического воздействия (можно контролировать на уровне менее 20 м).

Общие параметры качества (например, алюминиевый сплав 2219 толщиной 4 мм)

Для достижения критериев резания 1-го уровня (меньшее количество шлака и низкая шероховатость) в ходе исследования было установлено, что оптимальный диапазон параметров составляет:

• Мощность лазера: >4,5 кВт
• Скорость резки: 3-4 м/мин
• Дополнительное давление воздуха: 1,3 МПа

Основные проблемы и целенаправленные решения

Основные проблемы и решения, связанные с резкой алюминия, следующие:

1. Высокая отражательная способность

• Проблема: Алюминий обладает сильным отражением от лазера, особенно от волоконного лазера ближнего инфракрасного диапазона, и низким энергопотреблением.
• Решение: Использовать лазер с «антиотражающим» механизмом; применять высокоэнергетический импульс для разрушения материала на начальном этапе резки, в результате чего отражательная способность снизится после образования первоначального отверстия.

2. Быстрая теплопроводность и легкое подвешивание шлака.

• Проблема: Тепло быстро рассеивается, и расплавленный металл в нижней части разреза конденсируется, образуя шлак, который трудно удалить.
• Решение: По сравнению с непрерывным лазером, импульсный лазер позволяет более точно контролировать подвод тепла; увеличить давление вспомогательного газа (например, ≥ 1,3 МПа), усилить силу сдвига воздушного потока для удаления шлака; оптимизировать положение фокуса, обычно ниже поверхности пластины.

3. Качество раскроя и требования к последующему технологическому процессу.

• Проблема: В месте среза образуется слой переплавленного металла. Если потребуется последующая сварка, это повлияет на пористость сварного шва.
• Решение: Если после резки требуется сварка, процесс должен строго контролироваться, а толщина слоя переплавления режущего шва должна быть менее 136 мкм, чтобы эффективно снизить пористость сварного шва.

Список ключевых точек производственной деятельности

• Выбор газа:Для обеспечения высококачественного бескислородного разреза (особенно с учетом последующей необходимости сварки) приоритет отдается использованию азота или аргона высокой чистоты. Использование кислорода можно рассматривать при выборе оптимальной толщины и скорости резки, если окисление сечения не является проблемой.
• Последовательность отладки параметров:Рекомендуется настраивать остальные переменные и выполнять отладку в следующем порядке: положение фокуса → тип и давление вспомогательного газа → мощность лазера → скорость резки → параметры импульса (если используется импульсный режим).
• Оборудование и безопасность:Необходимо убедиться, что лазер способен работать с материалами с высокой отражательной способностью; при резке алюминиевых пластин искры разлетаются сильнее. Необходимо обеспечить эффективную систему пылеудаления, а также защиту оборудования и персонала.
• Пробная резка и проверка:Перед основной резкой необходимо провести пробную резку. Для контроля качества следует использовать следующие методы: визуальный осмотр шлака, свисающего снизу; измерение шероховатости поверхности контактным методом; микроскопическое измерение толщины переплавленного слоя (при высоких требованиях).

Резюме и заключительные рекомендации

В основе импульсной волоконно-оптической лазерной резки алюминиевых пластин лежит...«Точный контроль температуры»Рекомендуется следующий путь:

1. Четкий приоритет:Сначала определите, является ли вашей главной целью качество сечения, эффективность резки или последующее качество сварки.

2. В зависимости от толщины основных параметров:Обратитесь к предыдущей таблице и, исходя из толщины вашей алюминиевой пластины и приоритетов, определите предварительный режим лазерной обработки и тип газа.

3. Тщательная отладка и проверка:Тщательная отладка проводится в области вспомогательного давления воздуха и скорости резания, а также строго контролируется проверка качества резания в ходе пробного процесса.