Як вирішити проблему налипання шлаку під час лазерного різання алюмінієвої пластини

Лазерне різання алюмінієвого шлаку (також відомого як висячий шлак, шлак) є поширеною проблемою, головним чином через високу теплопровідність алюмінію, низьку температуру плавлення, легке окислення та в'язкість у розплавленому стані та інші характеристики. Для систематичного вирішення цієї проблеми необхідно оптимізувати газ, параметри, матеріали, обладнання та процес. 5. Нижче наведено комплексний набір рішень:

Ключовий момент: вибір та оптимізація допоміжного газу (це найважливіша частина)

1. Перевага надається високочистому азоту

• Принцип: Азот як інертний газ може ефективно запобігати окисленню розплавленого алюмінію та зменшувати утворення липкого залишку оксиду алюмінію (Al₂O₃). Водночас, азот під високим тиском може видувати розплавлений алюміній вниз з щілини, уникаючи його скупчення з боку в бік.
• Вимога щодо чистоти: ≥ 99,99% (рекомендовано 99,995% або вище). Відсутність чистоти є однією з основних причин прилипання шлаку.
• Вимоги до тиску: залежно від регулювання товщини пластини, зазвичай вищий (наприклад, різання 3-міліметрової алюмінієвої пластини до 1,5-2,0 МПа). Недостатній тиск не забезпечує ефективного видування розплаву.

2. Високоякісне стиснене повітря (економічна альтернатива)

• Застосовувані сценарії: вимоги до якості поверхні не є високими, або тонка алюмінієва пластина (наприклад, ≤ 3 мм) для грубої обробки.
• Необхідні умови:
• Повинні бути оснащені високоефективними рефрижераторними сушарками та точними фільтрами, щоб забезпечити відсутність води та олії в повітрі. Волога та олія посилюють окислення алюмінію та прилипання шлаку.
• Тиск має бути достатньо стабільним.

3. Кисень (спеціального призначення)

• Принцип: Використовуйте реакцію окислення для забезпечення додаткового тепла та збільшення швидкості різання. Однак неминуче утворюється велика кількість шорсткого та твердого глиноземного шлаку, який зазвичай не рекомендується використовувати для різання, що не вимагає налипання шлаку, а лише у випадках, коли потрібні дуже низькі вимоги до поверхні або подальша обробка.

оптимізація параметрів різання

Параметри повинні бути узгоджені з газом для налагодження системи.

1. Баланс потужності та швидкості:

• Потужність занадто висока/швидкість занадто повільна: надлишок енергії призводить до надмірного плавлення алюмінію, розплавлена ​​ванна стає більшою, газ важко продути, і утворюється нижній сферичний шлак.
• Потужність занадто низька/занадто швидка: недостатня енергія, матеріал не прорізається наскрізь або дно охолоджується занадто швидко, розплав затвердіє на краю, перш ніж його вдасться здути.
• Метод налагодження: на основі рекомендованих параметрів проводиться тест швидкісної драбини, щоб знайти «золоту середину», яка якраз прорізає та найменше зависає від шлаку.

2. Частота та робочий цикл:

• Зниження частоти та регулювання робочого циклу іноді допомагає контролювати теплопідведення та зменшити перегрів дна. Для тонких пластин можна використовувати вищі частоти.

3. Положення фокуса:

• Спробуйте трохи зменшити фокус (негативний розфокус), щоб енергія була більше зосереджена в нижній половині пластини, що сприяє видуванні розплаву знизу. Це ефективний спосіб покращення нижнього шлаку. Його потрібно точно налаштувати відповідно до фактичної ситуації.

Стан обладнання та витратних матеріалів

1. Перевірка та вибір форсунки:

• Стан: Переконайтеся, що сопло не зношене, не деформоване та не має зміщення від центру до центру. Зношене сопло призведе до турбулентного потоку повітря та слабкого видування шлаку.
• Діаметр: зазвичай використовується сопло більшого діаметра (наприклад, φ2,0 мм або вище) з азотом високого тиску, що може утворити міцніше та ширше покриття бар'єру повітряного потоку.

2. Якість променя:

• Переконайтеся, що лінза лазерної головки (фокусуюче дзеркало, захисне дзеркало) чиста та не забруднена, а також що розподіл енергії променя рівномірний та концентрований.

Підготовка матеріалів та процесу

1. Поверхня та матеріал алюмінієвої пластини:

• Очищення: Перед різанням видаліть шар олії, пилу та оксиду з поверхні алюмінієвої пластини. Можна використовувати спеціальний засіб для чищення алюмінієвих сплавів.
• Марка сплаву: різні характеристики алюмінієвих сплавів відрізняються. Зазвичай 5-та серія (наприклад, 5052) краще ріжеться, ніж 6-та серія (наприклад, 6061), і шлак менш липкий. Кремній, магній та інші елементи високого сплаву мають вищу в'язкість.
• Оксидний шар: якщо на поверхні пластини є товстий оксидний шар, її можна злегка відполірувати або протравити.

2. Робоча відстань:

• Переконайтеся, що відстань від сопла до пластини є постійною та відповідною (зазвичай 0,5-1,5 мм). Занадто висока відстань послабить тиск газу.

3. Перфорація та свинець:

• Оптимізуйте параметри перфорації, щоб запобігти накопиченню бризок на поверхні під час перфорації.
• Використовуйте зовнішні підводи або дугові підводи, щоб уникнути накопичення шлаку на початку контуру заготовки.

Лікування після обрізання (відновлювальні заходи)

Якщо все ще залишається невеликий шлак, можна вжити таких заходів:

1. Фізичне видалення:Використовуйте скребок, щітку з нержавіючої сталі або чистячу губку для видалення вручну. Для важкого твердого шлаку може знадобитися невелика кутова шліфувальна машина зі спеціальним нейлоновим кругом.

2. хімічне очищення:Використання спеціальної рідини для чищення алюмінію або розведеного лужного розчину занурювальної серветки може розчинити частину липкого шлаку. Пам’ятайте, що слід уникати використання сильних кислот і лугів, а після обробки необхідно ретельно промити водою та висушити.

3. Піскоструминна обробка:Для серійних деталей або деталей, що потребують рівномірної матової поверхні, для піскоструминної обробки можна використовувати дрібний пісок (наприклад, скляні кульки).

Завдяки вищезазначеному систематичному дослідженню та оптимізації можна ефективно контролювати проблему налипання шлаку під час лазерного різання алюмінієвих пластин для досягнення високої якості різання. Головне — розуміти, що «ефективне очищення високочистого газу» є основою, а всі інші параметри координуються навколо цієї однієї основи.