Kako rešiti problem lepljive žlindre pri laserskem rezanju aluminijaste plošče

Lasersko rezanje aluminijeve žlindre (znane tudi kot viseča žlindra) je pogosta težava, predvsem zaradi visoke toplotne prevodnosti aluminija, nizkega tališča, lahke oksidacije in viskoznosti v staljenem stanju ter drugih značilnosti. Za sistematično rešitev problema je treba optimizirati plin, parametre, materiale, opremo in postopek. 5. V nadaljevanju je predstavljen celovit nabor rešitev:

Ključna stvar: izbira in optimizacija pomožnega plina (to je najpomembnejši del)

1. Prednost ima dušik visoke čistosti

• Načelo: Dušik kot inertni plin lahko učinkovito prepreči oksidacijo aluminijeve taline in zmanjša nastanek lepljivih ostankov aluminijevega oksida (Al₂O₃). Hkrati lahko visokotlačni dušik piha staljeno aluminijevo tekočino navzdol iz reže, namesto da bi se kopičila z ene strani na drugo.
• Zahtevana čistost: ≥ 99,99 % (priporočeno 99,995 % ali več). Pomanjkanje čistosti je eden glavnih vzrokov za lepljenje žlindre.
• Zahtevani tlak: odvisno od nastavitve debeline plošče, običajno višji (npr. rezanje 3 mm aluminijaste plošče na 1,5-2,0 MPa). Premajhen tlak ne odpihne taline učinkovito.

2. Visokokakovosten stisnjen zrak (ekonomična alternativa)

• Uporabni scenariji: nižje zahteve glede kakovosti površine niso visoke ali tanka aluminijasta plošča (npr. ≤ 3 mm) za grobo obdelavo.
• Potrebni pogoji:
• Opremljen mora biti z visoko učinkovitimi hladilnimi sušilniki in natančnimi filtri, ki zagotavljajo, da je zrak brez vode in olja. Vlaga in olje poslabšata oksidacijo aluminija in lepljenje žlindre.
• Tlak mora biti dovolj stabilen.

3. Kisik (za posebne namene)

• Načelo: Za zagotovitev dodatne toplote in povečanje hitrosti rezanja uporabite oksidacijsko reakcijo. Vendar pa neizogibno nastane velika količina grobe in trde aluminijeve žlindre, ki običajno ni priporočljiva za rezanje, ki ne zahteva lepljenja žlindre, temveč le za primere, ko so potrebne zelo nizke zahteve glede površine ali nadaljnje obdelave.

optimizacija parametrov rezanja

Parametri se morajo uskladiti s plinom za odpravljanje napak v sistemu.

1. Ravnovesje moči in hitrosti:

• Moč je previsoka/hitrost je prepočasna: presežek energije povzroči prekomerno taljenje aluminija, talina se poveča, plin je težko vpihati in nastane spodnja okrogla žlindra.
• Moč je prenizka/prehitra: nezadostna energija, material ni prerezan ali pa se dno prehitro ohladi, talina se bo strdila na robu, preden jo bo mogoče odpihniti.
• Metoda odpravljanja napak: na podlagi priporočenih parametrov se izvede test hitrostne lestve, da se najde "sladka točka", ki ravno prereže in na njej visi najmanj žlindre.

2. Frekvenca in delovni cikel:

• Zmanjšanje frekvence in prilagoditev delovnega cikla včasih pomagata nadzorovati dovod toplote in zmanjšati pregrevanje dna. Za tanke plošče se lahko uporabijo višje frekvence.

3. Položaj fokusa:

• Poskusite nekoliko zmanjšati fokus (negativna defokusacija), da bo energija bolj koncentrirana v spodnji polovici plošče, kar bo pospešilo izpihovanje taline od spodaj. To je učinkovito sredstvo za izboljšanje spodnje žlindre. Potrebno ga je natančno prilagoditi glede na dejansko stanje.

Stanje opreme in potrošnega materiala

1. Pregled in izbira šobe:

• Stanje: Prepričajte se, da šoba ni obrabljena, deformirana in da ni med središčema. Obrabljena šoba bo povzročila turbulenten pretok zraka in šibko pihanje žlindre.
• Premer: običajno uporabite šobo večjega premera (npr. φ2,0 mm ali več) z visokotlačnim dušikom, kar lahko tvori močnejšo in širšo pokritost pregrade za pretok zraka.

2. Kakovost žarka:

• Prepričajte se, da je leča laserske glave (fokusirno zrcalo, zaščitno zrcalo) čista in ne onesnažena ter da je porazdelitev energije žarka enakomerna in koncentrirana.

Priprava materiala in postopka

1. Površina in material aluminijaste plošče:

• Čiščenje: Pred rezanjem odstranite olje, prah in oksidno plast s površine aluminijaste plošče. Uporabite lahko posebno čistilo za aluminijeve zlitine.
• Vrsta zlitine: različne aluminijeve zlitine imajo različne lastnosti. Običajno ima serija 5 (kot je 5052) boljše rezanje kot serija 6 (kot je 6061), žlindra pa je manj lepljiva. Silicij, magnezij in drugi elementi z visoko viskoznostjo zlitine imajo večjo.
• Oksidna plast: če je na površini plošče debela oksidna plast, jo je mogoče rahlo polirati ali vlagati.

2. Delovna razdalja:

• Prepričajte se, da je razdalja med šobo in ploščo konstantna in ustrezna (običajno 0,5–1,5 mm). Prevelika razdalja bo oslabila tlak plina.

3. Perforacija in svinec:

• Optimizirajte parametre perforacije, da preprečite nabiranje brizganja na površini med perforacijo.
• Za preprečevanje nabiranja žlindre na začetku konture obdelovanca uporabite zunanje ali obločne vodnike.

Zdravljenje po rezanju (sanacijski ukrepi)

Če je še vedno prisotna rahla žlindra, lahko sprejmete naslednje ukrepe:

1. Fizična odstranitev:Za ročno odstranjevanje uporabite strgalo, krtačo iz nerjavečega jekla ali grobo gobico. Za debelo, trdo žlindro bo morda potreben majhen kotni brusilnik s posebnim najlonskim kolesom.

2. kemično čiščenje:Uporaba posebne čistilne tekočine za aluminij ali razredčene alkalne raztopine s potopnim robčkom lahko raztopi del lepljive žlindre. Ne pozabite, da se je treba izogibati uporabi močnih kislin in alkalij, po obdelavi pa je treba temeljito sprati z vodo in posušiti.

3. Peskanje:Za serijske dele ali dele, ki zahtevajo enakomerno mat površino, se za peskanje lahko uporabi fin pesek (kot so steklene kroglice).

Z zgornjo sistematično preiskavo in optimizacijo je mogoče učinkovito nadzorovati problem lepljenja žlindre pri laserskem rezanju aluminijaste plošče in doseči visokokakovostno rezanje. Ključno je razumeti, da je "učinkovito čiščenje visoko čistega plina" jedro, vsi drugi parametri pa so usklajeni okoli tega enega jedra.