Proces cięcia aluminium i stopów aluminium za pomocą maszyny do cięcia laserem światłowodowym

Maszyna do cięcia laserem światłowodowym może przetwarzać metale nieżelazne, aluminium i stop aluminium

Metale nieżelazne ogólnie odnoszą się do wszystkich metali z wyjątkiem żelaza (a czasem manganu i chromu) oraz stopów na bazie żelaza. Aluminium i jego stopy są również metalami nieżelaznymi. W przemyśle obróbki metali maszyny do cięcia laserowego są powszechnym sprzętem do obróbki. Maszyny do cięcia laserem światłowodowym mogą obrabiać aluminium i jego stopy. Poznajmy laserowe cięcie aluminium i stopów aluminium.

Cięcie laserowe aluminium i jego stopów:

Czyste aluminium jest trudniejsze do cięcia niż metale na bazie żelaza ze względu na jego niską temperaturę topnienia, wysoką przewodność cieplną, a zwłaszcza niski współczynnik absorpcji dla laserów CO2. Nie tylko prędkość cięcia jest niska, ale także dolna krawędź cięcia jest podatna na przyklejanie się żużla, a powierzchnia cięcia jest szorstka. Ze względu na włączenie innych pierwiastków stopowych do stopów aluminium, absorpcja CO2 i światła laserowego wzrasta w stanie stałym, dzięki czemu jest łatwiejszy do cięcia niż czyste aluminium, przy nieco większej grubości cięcia i szybkości. Obecnie do cięcia aluminium i jego stopów najczęściej wykorzystuje się laser CO2, laser ciągły lub laser impulsowy.

Ciągłe cięcie laserem gazowym CO2:

（1） Moc lasera.

Moc lasera wymagana do cięcia aluminium i jego stopów jest większa niż wymagana do cięcia stopów żelaza. Laser o mocy 1 kW może ciąć przemysłowe czyste aluminium o maksymalnej grubości około 2 milimetrów oraz płyty ze stopów aluminium o maksymalnej grubości około 3 milimetrów. Laser o mocy 3 kW może ciąć przemysłowe czyste aluminium o maksymalnej grubości około 10 mm. Laser ma moc 5,7 kw i może ciąć przemysłowe czyste aluminium o maksymalnej grubości około 12,7 mm i prędkości cięcia do 80 cm/min.

(2) Rodzaj i ciśnienie gazu pomocniczego.

Podczas cięcia aluminium i jego stopów rodzaj i ciśnienie gazów pomocniczych mają istotny wpływ na prędkość cięcia, przyczepność żużla skrawającego oraz chropowatość powierzchni cięcia.

Wykorzystując O2 jako gaz pomocniczy, procesowi cięcia towarzyszy utleniająca reakcja egzotermiczna, co korzystnie wpływa na poprawę szybkości cięcia. Jednak w karbie tworzy się żużel tlenkowy o wysokiej temperaturze topnienia i dużej lepkości, Al2O3. Gdy żużel przepływa w nacięciu, ze względu na wysoką zawartość ciepła, utworzona powierzchnia cięcia staje się grubsza z powodu wtórnego topienia. Z drugiej strony, gdy żużel jest odprowadzany na dno wrębu, w wyniku chłodzenia strumienia powietrza pomocniczego i przewodzenia ciepła przez przedmiot obrabiany, lepkość dalej wzrasta, a płynność staje się słaba, często tworząc lepki żużel, który jest trudne do odklejenia na dolnej powierzchni przedmiotu obrabianego. W tym celu należy zwiększyć ciśnienie gazu. Jednocześnie powierzchnia cięcia uzyskana przy użyciu CO2 jako gazu pomocniczego jest stosunkowo chropowata. Gdy prędkość skrawania zbliża się do prędkości maksymalnej, poprawia się chropowatość powierzchni skrawania.

Z N2 jako gazem pomocniczym, ponieważ N2 nie reaguje z metalem nieszlachetnym podczas procesu skrawania, zdolność żużla do wiercenia nie jest zbyt dobra, a nawet jeśli jest zawieszony na dnie nacięcia, jest łatwy do usunięcia. Dlatego, gdy ciśnienie gazu jest większe niż 0,5 MPa, można uzyskać cięcie bez żużla, ale prędkość cięcia jest mniejsza niż w przypadku gazu pomocniczego. Wręcz przeciwnie, związek między chropowatością a prędkością obrotu jest zasadniczo liniowy. Im mniejsza prędkość obrotowa, tym mniejsza chropowatość. Ponadto zawartość pierwiastków stopowych jest niska, a chropowatość powierzchni skrawania duża. Jednak chropowatość powierzchni skrawania stopów aluminium o dużej zawartości pierwiastków stopowych jest niewielka.

Podczas cięcia stopów aluminium lotniczego stosowany jest również podwójny przepływ powietrza pomocniczego. Oznacza to, że wewnętrzna dysza emituje azot, a zewnętrzna dysza emituje strumień tlenu, przy ciśnieniu gazu 0,8 M Pa, można uzyskać powierzchnię cięcia wolną od pozostałości kleju.

(3) Proces i parametry cięcia.

Główne problemy techniczne ciągłego cięcia laserem CO2 aluminium i stopów aluminium to eliminacja wtrąceń żużla i poprawa chropowatości powierzchni cięcia. Oprócz wyboru odpowiedniego gazu pomocniczego i prędkości cięcia, można również podjąć następujące środki zapobiegające tworzeniu się żużla.

1. Nałóż warstwę środka antyadhezyjnego na bazie grafitu na tylną część aluminiowej płyty.

Folia stosowana do pakowania płyt ze stopów aluminium może również zapobiegać przywieraniu żużla.

Tabela 2-6 Materiały referencyjne do cięcia laserem CO 2 stopu A1CuMgmn.

Tabela 2-7 Parametry cięcia laserem CO 2 dla stopu aluminium, stopu aluminium z cynkiem i miedzi oraz stopu aluminium z krzemem.