Промислові рекомендації щодо імпульсного різання алюмінієвих пластин

Для імпульсного волоконного лазерного різання алюмінію основою є точне керування імпульсною потужністю лазера (частота, робочий цикл тощо) та періодичне нагрівання матеріалу для оптимізації підведення тепла, щоб збалансувати якість різання та ефективність за умови високої відбивної здатності та теплопровідності алюмінію.

Ключові параметри процесу та пропозиції щодо оптимізації

Нижче наведено рекомендації щодо різання алюмінієвих пластин різної товщини, узагальнені з академічних досліджень:

Цілі процесу

Висока якість різання (зменшення висячого шлаку, покращення якості обробки перерізу)

• Застосовувана товщина: середня товщина (наприклад, 4 мм)
• Рекомендації щодо ключових параметрів:
• Лазерний режим: рекомендується імпульсний режим
• Допоміжний газ: рекомендується азот або аргон
• Ключові моменти: збільшення тиску допоміжного повітря для посилення сили видування шлаку; контроль лазерного теплового навантаження, щоб уникнути надмірного плавлення.

Висока ефективність/різання товстого листа (прагнення до швидкості або різання товстого листа)

• Застосовувана товщина: середня та важка плита (наприклад, 10-15 мм)
• Рекомендації щодо ключових параметрів:
• Лазерний режим: може використовувати безперервну хвилю або імпульс з високим робочим циклом
• Допоміжний газ: можна спробувати кисень
• Основні моменти: Екзотермічна реакція кисню може збільшити енергію та покращити ріжучу здатність товстих пластин; але переріз окислиться та стане шорстким, що потребує подальшої обробки.

Високоточне/листове різання (використовується в прецизійних галузях, таких як аерокосмічна промисловість)

• Застосовувана товщина: тонка пластина (наприклад, 0,5-2 мм)
• Рекомендації щодо ключових параметрів:
• Лазерний режим: рекомендується режим високочастотних імпульсів
• Допоміжний газ: рекомендується азот
• Ключові моменти: використання вищої швидкості різання та відповідного допоміжного тиску; контроль підведення тепла для зменшення зони теплового впливу (можна контролювати нижче 20 м).

Загальний довідник параметрів високої якості (наприклад, 4-міліметровий алюмінієвий сплав 2219)

Для досягнення критеріїв різання 1-го рівня (менше зависання шлаку та низька шорсткість), дослідження показало, що оптимальний діапазон параметрів становить:

• Потужність лазера: >4,5 кВт
• Швидкість різання: 3-4 м/хв
• Допоміжний тиск повітря: 1,3 МПа

Основні виклики та цілеспрямовані рішення

Основні проблеми та рішення для різання алюмінію полягають у наступному:

1. Висока відбивна здатність

• Проблема: Алюміній має сильне відбиття лазерного випромінювання, особливо волоконного лазера ближнього інфрачервоного діапазону, та низьке енергоспоживання.
• Рішення: Використовуйте лазер з механізмом «противідблиску»; використовуйте високоенергетичний імпульс для руйнування матеріалу на початковому етапі різання, і відбивна здатність зменшиться після формування початкового отвору.

2. Швидка теплопровідність та легке шлакоутворення

• Проблема: Тепло швидко розсіюється, і розплавлений метал на дні розрізу конденсується, утворюючи шлак, який важко видалити.
• Рішення: Порівняно з безперервним лазером, імпульсний лазер може точніше контролювати підведення тепла; збільшити тиск допоміжного газу (наприклад, ≥ 1,3 МПа), покращити зсувну силу повітряного потоку для видування шлаку; оптимізувати положення фокуса, зазвичай нижче поверхні пластини.

3. Якість різання та вимоги до подальшого процесу

• Проблема: Різана ділянка утворить переплавлений шар. Якщо буде потрібно подальше зварювання, це вплине на пористість зварного шва.
• Рішення: Якщо після різання потрібне зварювання, процес слід суворо контролювати, а товщину переплавлюваного шару різального шва слід контролювати нижче 136 мкм, щоб ефективно зменшити пористість зварного шва.

Перелік ключових моментів промислової експлуатації

• Вибір газу:Для досягнення високоякісного розрізу без окислення (особливо при подальшій необхідності зварювання) перевагу надають високочистому азоту або аргону. Кисень можна оцінити, коли потрібно досягти товщини та швидкості різання, і окислення перерізу не є проблемою.
• Послідовність налагодження параметрів:Рекомендується виправляти інші змінні та налагоджувати їх у такому порядку: положення фокуса → тип та тиск допоміжного газу → потужність лазера → швидкість різання → параметри імпульсу (якщо використовується імпульсний режим).
• Обладнання та безпека:щоб лазер мав здатність працювати з матеріалами з високим рівнем відбиття світла; під час різання алюмінієвої пластини бризки іскор є інтенсивнішими. Необхідно забезпечити ефективність системи пиловидалення та захист обладнання та персоналу.
• Пробне різання та перевірка:Перед формальним різанням необхідно провести пробне різання. Для перевірки якості, будь ласка, зверніться до: візуального спостереження за шлаком, що висить на дні; контактного зондування шорсткості перерізу; вимірювання товщини переплавленого шару за допомогою мікроскопа (за наявності високих вимог).

Підсумок та заключні рекомендації

Основою імпульсного волоконного лазерного різання алюмінієвої пластини є«Точне регулювання температури»Рекомендується наступний шлях:

1. Чіткий пріоритет:Спочатку визначте, чи є вашою основною метою якість перетину, ефективність різання чи подальша продуктивність зварювання.

2. За товщиною основних параметрів:Зверніться до попередньої таблиці, відповідно до товщини вашої алюмінієвої пластини та пріоритету, визначте попередній режим лазера та тип газу.

3. Точне налагодження та перевірка:Точне налагодження проводиться навколо допоміжного тиску повітря та швидкості різання, а також суворо виконується перевірка пробного різання.