Лазерная резка, блестящие поверхности.

Использование волоконного лазерного станка для резки материалов с блестящей поверхностью (таких как зеркальная нержавеющая сталь, глянцевый алюминий, медь, латунь и т. д.) имеет принципиальные отличия и большие преимущества по сравнению с использованием традиционного CO₂-лазера, но также требует специальных навыков для достижения наилучших результатов и обеспечения безопасности.

Основной принцип: длина волны волоконного лазера составляет 1,06 микрона, а коэффициент поглощения металлическими материалами значительно выше, чем у CO₂-лазера с длиной волны 10,6 микрона.Это означает, что вероятность отражения от волоконного лазера снижается, эффективность использования энергии повышается, а риск повреждения оборудования из-за отражения значительно уменьшается. Но это не значит, что проблем нет.

Ниже описаны методы резки с использованием светлых поверхностей, специально разработанные для волоконно-лазерных станков:

Основные преимущества и предпосылки

Прежде всего, очевидно, что для наиболее распространенной стали 304 с блестящей поверхностью современные станки для лазерной резки волоконным лазером обычно могут резать напрямую без сложной предварительной обработки, как, например, CO₂-лазер, и риск отражения крайне низок. Трудность заключается главным образом в том, как получить «безупречную» поверхность для резки, чтобы предотвратить царапины и окисление.

Ключевые навыки и оптимизация параметров

1. Выбор газа и контроль давления (наиболее важный аспект)

• Резка азотом/азотом высокой чистоты
• Назначение: Получение блестящей режущей кромки без окисления, серебристо-белого или естественного цвета.
• Требования к давлению: необходимо очень высокое давление воздуха (обычно > 1,2 МПа или даже выше). Азот под высоким давлением может быстро сдуть расплавленный металл, предотвращая его окисление и изменение цвета режущей поверхности, одновременно охлаждая режущий шов.
• Требования к чистоте: Используйте азот чистотой 99,99% или выше, чтобы избежать образования кислородных примесей, которые могут вызвать окисление и пожелтение и почернение поверхности реза.
• Кислородная резка:
• Применимо только при стремлении к высокой скорости резки, и не имеет значения качество поверхности реза с образованием черного оксидного слоя. Для заготовок, требующих сохранения «блестящей поверхности», обычно не используется.

2. Выбор сопла и регулировка высоты.

• Используйте двухслойные/комбинированные форсунки: двухслойные форсунки (например, высокоскоростные, низкоскоростные) обеспечивают более стабильный, агрегированный воздушный поток, что повышает эффективность удаления шлака, особенно подходят для резки полированных поверхностей под высоким давлением азота.
• Диаметр сопла: в зависимости от толщины пластины обычно используется немного большее отверстие (например, φ2,0, φ3,0) для обеспечения достаточного потока воздуха.
• Положение фокуса: Попробуйте немного сместить фокус вниз (глубже вглубь листа), чтобы добиться более вертикального и плавного среза.
• Высота среза: необходимо поддерживать постоянную и точную высоту среза для обеспечения стабильного воздушного потока.

3. Оптимизация параметров лазера

• Мощность: Использование более высокой мощности и высокой скорости позволяет уменьшить зону термического воздействия и избежать чрезмерного плавления или пожелтения режущей кромки.
• Частота: Увеличение частоты импульсов (например, до 500-1000 Гц или выше) может сделать линию резки более тонкой и плавной.
• Рабочий цикл: отрегулируйте соответствующий рабочий цикл, обеспечивая стабильность процесса резки, чтобы найти оптимальные параметры качества обработки.
• Скорость резки: для обеспечения сквозной резки старайтесь использовать более высокую скорость резки, чтобы уменьшить накопление тепла.

4. Управление фокусом

• Для определения оптимального положения фокуса для светлой поверхности и её толщины был проведён тест на фокусировку. Обычно слегка отрицательный фокус (фокус лазера находится внутри пластины) помогает получить более качественное вертикальное сечение.

Особые соображения для различных глянцевых материалов

зеркальная нержавеющая сталь:

• Первый защитный слой: использование высококачественной специальной защитной пленки для лазерной резки! Это наиболее эффективный способ предотвратить разбрызгивание краски во время резки и царапины на зеркальной поверхности стола станка.
• После разрезания защитную пленку можно легко снять, получив гладкую поверхность.

Алюминий и алюминиевые сплавы (особенно глянцевые):

• Риск отражения: Отражательная способность чистого алюминия и алюминия с высоким содержанием кремния по-прежнему высока. Хотя риск ниже, чем у CO₂, при работе с волоконными лазерами сверхвысокой мощности (например, 10 000 Вт и более) все же необходимо учитывать возможное влияние обратных отражений на внутренние компоненты волоконной головки при резке.
• Параметры: Алюминий быстро проводит тепло, требует более высокой пиковой мощности и большей скорости. Используйте азот высокой чистоты, и может потребоваться добавление небольшого количества аргона для получения более яркого среза.
• Образование шлака: При резке алюминия легко образуется шлак снизу, что необходимо преодолевать путем оптимизации давления воздуха и фокусировки потока.

медь и латунь:

• Высокая отражательная способность: Чистая медь (медь) — один из наиболее отражающих металлов, представляющий опасность для волоконных лазеров. Всегда начинайте тестирование с низкой мощности.
• Проблема поглощения: можно использовать зеленый волоконный лазер (длина волны 515 нм). Медь обладает очень высокой степенью поглощения зеленого света. Это идеальный выбор для резки меди, но оборудование для этого дорогое.
• Латунь: цинк, при резке образуются пары цинка, поэтому участок легко чернеет. Требуется азот под высоким давлением, параметры оптимизированы.

Рекомендации по безопасности и эксплуатации

1. Первый тест:Для материалов с высокой отражательной способностью (чистая медь, чистый алюминий) при первой резке можно сначала использовать отходы, а затем протестировать резку на меньшей мощности, чтобы понаблюдать за состоянием резки и обратной связью от станка.

2. Осмотр оборудования:Убедитесь, что лазерная головка вашего волоконно-оптического лазерного станка оснащена устройством защиты от отражения (например, изолятором обратного отражения). Большинство современных волоконно-оптических станков средней и высокой мощности поставляются в стандартной комплектации.

3. Чистка и техническое обслуживание:

• Перед резкой очистите поверхность материала маслом.
• Регулярно проверяйте и очищайте сопло, а также защищайте линзу. Газ под высоким давлением во время резки светлых поверхностей может легче поднимать пыль и прилипать к линзе.

4.Библиотека параметров пробной резки:Создайте «библиотеку параметров резки для получения блестящей поверхности» для различных материалов, различной толщины и различных требований к поверхности, и проводите мелкомасштабную пробную проверку резки при каждой замене материала.

Основные тезисы

Заключение:Для волоконных лазеров суть резки материалов с блестящей поверхностью изменилась: вместо «как предотвратить повреждения от отражения» теперь речь идет о «как оптимизировать процесс для получения идеально ровной поверхности и защиты внешнего вида материала». Благодаря сочетанию «точной настройки параметров защиты поверхности с помощью высокочистого азота под высоким давлением» можно стабильно и эффективно обрабатывать высококачественные заготовки с блестящей поверхностью.