Priemyselné odporúčania pre pulzné rezanie hliníkových plechov

Pri pulznom rezaní hliníka laserom je jadrom presné riadenie pulzného výstupu laseru (frekvencia, pracovný cyklus atď.) a prerušované ohrievanie materiálu na optimalizáciu tepelného vstupu, aby sa vyvážila kvalita rezania a účinnosť pri vysokej odrazivosti a tepelnej vodivosti hliníka.

Kľúčové parametre procesu a návrhy na optimalizáciu

Nasledujú odporúčania na rezanie hliníkových plechov podľa rôznych hrúbok, zhrnuté z akademického výskumu:

Ciele procesu

Vysokokvalitné rezanie (zníženie visiacej trosky, zlepšenie konečnej úpravy rezu)

• Použiteľná hrúbka: stredná hrúbka (napr. 4 mm)
• Odporúčania pre kľúčové parametre:
• Laserový režim: Odporúča sa pulzný režim
• Pomocný plyn: Odporúča sa dusík alebo argón
• Kľúčové body: zvýšiť tlak pomocného vzduchu na zvýšenie sily fúkania trosky; regulovať vstupné teplo laseru, aby sa zabránilo nadmernému taveniu.

Vysoká účinnosť/rezanie hrubých plechov (hľadanie rýchlosti alebo rezanie hrubých plechov)

• Použiteľná hrúbka: stredný a ťažký plech (napr. 10-15 mm)
• Odporúčania pre kľúčové parametre:
• Laserový režim: môže používať kontinuálnu vlnu alebo impulz s vysokým pracovným cyklom
• Pomocný plyn: možno vyskúšať kyslík
• Hlavné body: Exotermická reakcia kyslíka môže zvýšiť energiu a zlepšiť reznú schopnosť hrubých plechov; ale rez oxiduje a stane sa drsným a je potrebné následné spracovanie.

Vysoko presné/plechové rezanie (používané v presných oblastiach, ako je napríklad letecký priemysel)

• Použiteľná hrúbka: tenký plech (napr. 0,5-2 mm)
• Odporúčania pre kľúčové parametre:
• Laserový režim: odporúča sa vysokofrekvenčný pulzný režim
• Pomocný plyn: Odporúča sa dusík
• Kľúčové body: použitie vyššej reznej rýchlosti a vhodného pomocného tlaku; regulácia prívodu tepla na zníženie tepelne ovplyvnenej zóny (možno regulovať pod 20 m).

Všeobecný referenčný parameter vysokej kvality (napríklad 4 mm hliníková zliatina 2219)

Štúdia zistila, že optimálny rozsah parametrov na dosiahnutie kritérií rezania úrovne 1 (menej zachytávania trosky a nízka drsnosť) je:

• Výkon laseru: > 4,5 kW
• Rýchlosť rezania: 3-4 m/min
• Tlak pomocného vzduchu: 1,3 MPa

Hlavné výzvy a cielené riešenia

Hlavné výzvy a riešenia rezania hliníka sú nasledovné:

1. Vysoká odrazivosť

• Výzva: Hliník má silný odraz laserového žiarenia, najmä vláknového laseru v blízkej infračervenej oblasti, a nízku spotrebu energie.
• Riešenie: Použite laser s „antireflexným“ mechanizmom; použite vysokoenergetický impulz na rozbitie materiálu v počiatočnej fáze rezania a odrazivosť sa po vytvorení počiatočného otvoru zníži.

2. Rýchle vedenie tepla a jednoduché zavesenie trosky

• Problém: Teplo sa rýchlo rozptyľuje a roztavený kov na dne rezu kondenzuje a vytvára trosku, ktorú je ťažké odstrániť.
• Riešenie: V porovnaní s kontinuálnym laserom dokáže pulzný laser presnejšie regulovať prívod tepla; zvýšiť tlak pomocného plynu (napríklad ≥ 1,3 MPa), zlepšiť šmykovú silu prúdenia vzduchu na odfúknutie trosky; optimalizovať polohu zaostrenia, zvyčajne pod povrchom plechu.

3. Kvalita rezných častí a následné procesné požiadavky

• Problém: Rezaná časť vytvorí pretavený vrstvu. Ak bude potrebné následné zváranie, ovplyvní to pórovitosť zvaru.
• Riešenie: Ak je po rezaní potrebné zváranie, proces by mal byť prísne kontrolovaný a hrúbka pretavovacej vrstvy rezacieho švu by mala byť kontrolovaná pod 136 μm, aby sa účinne znížila pórovitosť zvaru.

Zoznam kľúčových bodov priemyselnej prevádzky

• Výber plynu:Pri snahe o vysokokvalitný neoxidačný rez (najmä pri následnej potrebe zvárania) sa uprednostňuje vysoko čistý dusík alebo argón. Kyslík sa dá vyhodnotiť pri sledovaní hrúbky a rýchlosti rezu a oxidácia prierezu nie je problémom.
• Postupnosť ladenia parametrov:Odporúča sa opraviť ostatné premenné a ladiť v tomto poradí: poloha zaostrenia → typ a tlak pomocného plynu → výkon laseru → rýchlosť rezania → parametre impulzu (ak sa používa impulzný režim).
• Vybavenie a bezpečnosť:aby sa zabezpečilo, že laser dokáže spracovať vysoko reflexné materiály; Pri rezaní hliníkových plechov sú iskrenia intenzívnejšie. Je potrebné zabezpečiť, aby bol systém odsávania prachu účinný a aby boli chránené zariadenia a personál.
• Skúšobné rezanie a kontrola:Pred formálnym rezaním sa musí vykonať skúšobné rezanie. Kontrola kvality sa vykonáva pomocou: vizuálneho pozorovania trosky visiacej na dne; snímania drsnosti rezu kontaktným režimom; merania hrúbky pretavovanej vrstvy mikroskopom (ak sú kladené vysoké požiadavky).

Zhrnutie a záverečné odporúčania

Jadro hliníkového plechu rezaného pulzným vláknovým laserom je„Presná regulácia teploty“Odporúča sa nasledujúca cesta:

1. Jasná priorita:Najprv si určte, či je vaším primárnym cieľom kvalita rezu, účinnosť rezania alebo následný výkon zvárania.

2. Podľa hrúbky primárnych parametrov:Pozrite si predchádzajúcu tabuľku a podľa hrúbky a priority hliníkového plechu určte predbežný laserový režim a typ plynu.

3. Jemné ladenie a overovanie:Jemné ladenie sa vykonáva okolo pomocného tlaku vzduchu a rýchlosti rezania a prísne sa vykonáva overenie skúšobného rezania.