Лазерная резка алюминия — мощная производственная технология, но она требует узкоспециализированных методов из-за высокой отражательной способности материала и исключительной теплопроводности. Эти свойства требуют точного управления параметрами и правильной настройки оборудования для достижения чистых, свободных от грата резов.
В этом подробном руководстве описаны семь критических шагов для максимального качества и эффективности резки при работе с алюминием.
Основа успешной резки лежит в фазе CAD (автоматизированное проектирование). Тщательная подготовка сводит к минимуму отходы материала и обеспечивает точность конечной детали.
|
Рассмотрение |
Деталь |
Влияние |
|---|---|---|
|
Толщина материала |
Непосредственно диктует мощность лазера и количество необходимых проходов. |
Влияет на время цикла и износ станка. |
|
Компенсация ширины реза |
Учитывайте ширину реза (материал, удаленный при резке) в смещениях вашего проекта, чтобы поддерживать допуск по размерам. |
Обеспечивает точный размер конечной детали. |
|
Минимальный размер элемента |
Убедитесь, что внутренние элементы (отверстия, прорези) достаточно велики по отношению к ширине реза, чтобы предотвратить перегрев и деформацию. |
Критично для структурной целостности и предотвращения заусенцев. |
|
Оптимизация раскроя |
Эффективно расположите детали на листе, чтобы максимально использовать материал и свести к минимуму отходы. |
Снижает затраты на материалы. |
|
Подготовка файла |
Используйте стандартные отраслевые форматы, такие как DXF или DWG, убедившись, что все линии являются замкнутыми полилиниями. |
Предотвращает ошибки чтения при загрузке станка. |
Свойства алюминия диктуют обязательное использование специализированной лазерной технологии.
-
Волоконный лазерный резак: Эта технология требуется для алюминия. Волоконные лазеры обеспечивают луч с более короткой длиной волны (обычно 1,06 мкм), который алюминий поглощает гораздо эффективнее, чем более длинная длина волны CO2-лазера (10,6 мкм). Это смягчает основную проблему отражательной способности.
-
Общие сплавы: 6061 (общего назначения, высокая прочность, хорошая свариваемость) и 5052 (превосходная коррозионная стойкость и формуемость).
-
Толщина: Тонкий алюминий (до 3-4 мм) очень удобен в работе. Более толстые листы требуют значительно большей мощности и меньшей скорости.
Точная механическая настройка имеет первостепенное значение для управления интенсивным тепловым процессом.
-
Фокусирующая линза: Выберите линзу с соответствующим фокусным расстоянием, чтобы сконцентрировать максимальную энергию на поверхности материала.
-
Позиционирование сопла: Расстояние от сопла (расстояние между кончиком сопла и материалом) должно быть точно установлено (обычно 0,5–1 мм), чтобы обеспечить эффективное удаление расплавленного материала.
-
Система вспомогательного газа (азот): Азот является универсально предпочтительным вспомогательным газом для алюминия, используемым при высоком давлении. Он выполняет две важные функции:
- Выброс: Он немедленно выдувает расплавленный алюминий из реза, предотвращая нарушение луча отражающей ванной расплава.
- Неокисление: Он обеспечивает инертную атмосферу, обеспечивая чистый, яркий и не окисляющийся край реза.
Успешная резка алюминия достигается путем оптимизации подводимой энергии для преодоления отражательной способности и скорости для управления накоплением тепла.
|
Параметр |
Стратегия оптимизации |
Техническое обоснование |
|---|---|---|
|
Мощность лазера |
Используйте высокую мощность, чтобы быстро создать и поддерживать ванну расплава. |
Для преодоления отражения поверхности требуется высокая начальная мощность. |
|
Скорость резки |
Поддерживайте определенный диапазон скоростей: достаточно быстро, чтобы ограничить зону термического влияния (HAZ), но достаточно медленно, чтобы обеспечить проникновение. |
Слишком медленно приводит к чрезмерному плавлению/горению; слишком быстро приводит к неполным разрезам. |
|
Положение фокусной точки |
Для более толстого алюминия слегка подповерхностная фокусировка (-1–2 мм) улучшает проникновение реза и удаление грата. |
Эта техника расширяет пятно луча на поверхности материала, концентрируя максимальную энергию немного ниже. |
|
Частота импульсов |
Для волоконных лазеров высокой мощности часто полезно использовать импульсный режим, поскольку он обеспечивает всплески высокой пиковой мощности. |
Высокая пиковая мощность помогает пробить начальный отражающий поверхностный слой и обеспечивает более глубокое проникновение. |
Никогда не приступайте к полному запуску, не проверив параметры на образце материала из той же партии.
-
Запуск образца: Выполните небольшую, сложную геометрическую форму или узор на образце.
-
Проверьте качество: Осмотрите рез на наличие ключевых показателей качества:
-
Настроить: Основываясь на наблюдениях, итеративно настраивайте параметры. Если появляется грат, слегка увеличьте давление газа или скорость. Если рез неполный, уменьшите скорость или слегка увеличьте мощность.
После подтверждения параметров закрепите материал и выполните программу.
-
Непрерывный мониторинг: Не отходите. Постоянно следите за режущей головкой и отверстием реза. Ищите непоследовательное воспламенение, разбрызгивание или деформацию материала из-за накопления тепла.
-
Смягчение деформации: Для больших тонких деталей тепло от длинных резов может вызвать деформацию. Если возможно, используйте микросоединения или выступы в конструкции, чтобы стабилизировать деталь до постобработки.
Даже лучшая лазерная резка часто требует незначительной доработки для получения идеальной детали.
-
Удаление заусенцев: Тщательно удалите любые незначительные граты или заусенцы, оставшиеся на краях, с помощью вращающихся инструментов, вибрационной обработки или ручных напильников.
-
Очистка: Используйте соответствующие растворители для удаления остатков процесса, масел или любого поверхностного окисления, вызванного термическим процессом.
-
Окончательный осмотр: Убедитесь, что все размеры соответствуют требуемым допускам, используя прецизионные измерительные инструменты, такие как штангенциркули и микрометры.
-
Отделка: Нанесите желаемую косметическую или защитную отделку, такую как анодирование (наиболее распространенное для алюминия) или порошковое покрытие.
Этот оптимизированный процесс подчеркивает необходимость волоконного лазера, решающую роль азота высокого давления и тщательную итерацию параметров — настоящие отличительные факторы при успешной резке алюминия.