Postopek rezanja aluminija in aluminijevih zlitin s strojem za lasersko rezanje vlaken

Stroj za lasersko rezanje z optičnimi vlakni lahko obdeluje aluminij iz barvnih kovin in aluminijeve zlitine

Neželezne kovine se na splošno nanašajo na vse kovine razen železa (in včasih mangana in kroma) ter zlitin na osnovi železa. Aluminij in njegove zlitine so tudi neželezne kovine. V kovinskopredelovalni industriji so laserski rezalni stroji običajna oprema za obdelavo. Stroji za lasersko rezanje vlaken lahko obdelujejo aluminij in njegove zlitine. Spoznajmo lasersko rezanje aluminija in aluminijevih zlitin.

Lasersko rezanje aluminija in njegovih zlitin:

Čisti aluminij je težje rezati kot kovine na osnovi železa zaradi njegovega nizkega tališča, visoke toplotne prevodnosti in zlasti nizke stopnje absorpcije za CO2 laserje. Ne samo, da je hitrost rezanja počasna, tudi spodnji rob reza je nagnjen k lepljenju žlindre in rezalna površina je hrapava. Zaradi vključitve drugih legiranih elementov v aluminijeve zlitine se v trdnem stanju poveča absorpcija CO2 in laserske svetlobe, zaradi česar je lažje rezanje kot čisti aluminij, z nekoliko večjo debelino in hitrostjo rezanja. Trenutno se pri rezanju aluminija in njegovih zlitin običajno uporablja CO2 laser, kontinuirani laser ali impulzni laser.

Kontinuirano lasersko rezanje s plinom CO2:

（1） Laserska moč.

Laserska moč, potrebna za rezanje aluminija in njegovih zlitin, je večja od tiste, ki je potrebna za rezanje železovih zlitin. Laser z močjo 1 kW lahko reže industrijski čisti aluminij z največjo debelino približno 2 milimetrov in plošče iz aluminijeve zlitine z največjo debelino približno 3 milimetrov. Laser z močjo 3 kW lahko reže industrijski čisti aluminij največje debeline približno 10 mm. Laser ima moč 5,7 kw in lahko reže industrijski čisti aluminij z največjo debelino približno 12,7 mm in rezalno hitrostjo do 80 cm/min.

(2) Vrsta in tlak pomožnega plina.

Pri rezanju aluminija in njegovih zlitin vrsta in tlak pomožnih plinov pomembno vplivata na rezalno hitrost, oprijem rezalne žlindre in hrapavost rezalne površine.

Z uporabo O2 kot pomožnega plina postopek rezanja spremlja oksidativna eksotermna reakcija, ki je koristna za izboljšanje hitrosti rezanja. Vendar pa se v zarezi tvori oksidna žlindra z visokim tališčem in visoko viskoznostjo, Al2O3. Ko žlindra teče v rezu, se zaradi visoke vsebnosti toplote rezalna površina zaradi sekundarnega taljenja odebeli. Po drugi strani pa se, ko se žlindra odvaja na dno reza, zaradi ohlajanja pomožnega zračnega toka in toplotne prevodnosti obdelovanca viskoznost še poveča in fluidnost postane slaba, kar pogosto tvori lepljivo žlindro, ki je težko odlepiti na spodnji površini obdelovanca. Da bi to naredili, je treba povečati tlak plina. Hkrati je rezalna površina, pridobljena z uporabo CO2 kot pomožnega plina, relativno groba. Ko se rezalna hitrost približa največji rezalni hitrosti, se hrapavost rezalne površine izboljša.

Z N2 kot pomožnim plinom, ker N2 ne reagira z osnovno kovino med postopkom rezanja, sposobnost vrtanja žlindre ni zelo dobra, in tudi če je obešena na dnu reza, jo je enostavno odstraniti. Zato je mogoče doseči rezanje brez žlindre, ko je tlak plina večji od 0,5 MPa, vendar je rezalna hitrost nižja od hitrosti pomožnega plina. Nasprotno, razmerje med hrapavostjo in hitrostjo obračanja je v bistvu linearno. Manjša kot je hitrost vrtenja, manjša je hrapavost. Poleg tega je vsebnost elementov zlitine nizka, hrapavost rezalne površine pa velika. Vendar pa je hrapavost rezalne površine aluminijevih zlitin z visoko vsebnostjo legirnih elementov majhna.

Pri rezanju letalskih aluminijevih zlitin se uporablja tudi dvojni pomožni zračni tok. To pomeni, da notranja šoba oddaja dušik, zunanja šoba pa tok kisika, s tlakom plina 0,8 M pa je mogoče doseči rezalno površino brez ostankov lepila.

(3) Postopek rezanja in parametri.

Glavna tehnična vprašanja pri neprekinjenem laserskem rezanju aluminija in aluminijevih zlitin s CO2 sta odpravljanje vključkov žlindre in izboljšanje hrapavosti rezalne površine. Poleg izbire ustreznega pomožnega plina in hitrosti rezanja je mogoče sprejeti tudi naslednje ukrepe za preprečevanje nastajanja žlindre.

1. Na zadnjo stran aluminijaste plošče predhodno nanesite plast sredstva proti sprijemanju na osnovi grafita.

Film, ki se uporablja za pakiranje plošč iz aluminijeve zlitine, lahko tudi prepreči lepljenje žlindre.

Tabela 2-6 Referenčni materiali za CO 2 lasersko rezanje zlitine A1CuMgmn.

Tabela 2-7 Parametri CO 2 laserskega rezanja za aluminijevo zlitino, aluminijevo cink bakrovo zlitino in aluminijevo silicijevo zlitino.