Процес різання алюмінію та алюмінієвих сплавів за допомогою верстату для волоконного лазерного різання

Машина для лазерного різання оптичних волокон може обробляти алюміній з кольорових металів та алюмінієвий сплав

Кольорові метали зазвичай стосуються всіх металів, крім заліза (іноді марганцю та хрому) і сплавів на основі заліза. Алюміній і його сплави також відносяться до кольорових металів. У металообробній промисловості верстати лазерного різання є поширеним обладнанням для обробки. Машини для волоконного лазерного різання можуть обробляти алюміній та його сплави. Давайте дізнаємося про лазерне різання алюмінію та алюмінієвих сплавів.

Лазерне різання алюмінію та його сплавів:

Чистий алюміній важче різати, ніж метали на основі заліза, через його низьку температуру плавлення, високу теплопровідність і особливо низький рівень поглинання для CO2-лазерів. Мало того, що швидкість різання низька, але також нижня кромка різання схильна до налипання шлаку, а поверхня різання шорстка. Завдяки включенню в алюмінієві сплави інших легуючих елементів, поглинання CO2 і лазерного світла збільшується в твердому стані, що полегшує різання, ніж чистий алюміній, з дещо більшою товщиною та швидкістю різання. В даний час для різання алюмінію та його сплавів зазвичай використовується CO2-лазер, безперервний лазер або імпульсний лазер.

CO2 безперервне лазерне різання:

（1） Потужність лазера.

Потужність лазера, необхідна для різання алюмінію та його сплавів, більша, ніж для різання залізних сплавів. Лазер потужністю 1 кВт може різати промисловий чистий алюміній максимальною товщиною близько 2 міліметрів і пластини з алюмінієвого сплаву максимальною товщиною близько 3 міліметрів. Лазер потужністю 3 кВт може різати промисловий чистий алюміній максимальною товщиною близько 10 мм. Лазер має потужність 5,7 кВт і може різати промисловий чистий алюміній максимальною товщиною близько 12,7 мм і швидкістю різання до 80 см/хв.

(2) Тип і тиск допоміжного газу.

При різанні алюмінію і його сплавів вид і тиск допоміжних газів мають істотний вплив на швидкість різання, адгезію ріжучого шлаку і шорсткість поверхні різання.

Використовуючи O2 як допоміжний газ, процес різання супроводжується окислювальною екзотермічною реакцією, що сприяє підвищенню швидкості різання. Однак у виїмці утворюється оксидний шлак з високою температурою плавлення та високою в'язкістю Al2O3. Коли шлак протікає в розрізі, через його високу теплоємність, утворена поверхня різання стає товщою за рахунок вторинного плавлення. З іншого боку, коли шлак скидається до нижньої частини розрізу, через охолодження потоку допоміжного повітря та теплопровідність заготовки в’язкість ще більше збільшується, а плинність стає поганою, часто утворюючи липкий шлак, який важко відшарувати на нижній поверхні заготовки. Для цього необхідно збільшити тиск газу. У той же час поверхня різання, отримана з використанням CO2 як допоміжного газу, є відносно шорсткою. Коли швидкість різання наближається до максимальної швидкості різання, шорсткість поверхні різання покращується.

З N2 як допоміжним газом, оскільки N2 не реагує з основним металом під час процесу різання, свердливість шлаку не дуже хороша, і навіть якщо він висить у нижній частині розрізу, його легко видалити. Тому, коли тиск газу перевищує 0,5 МПа, можна отримати безшлакове різання, але швидкість різання нижча, ніж у допоміжного газу. Навпаки, залежність між шорсткістю та швидкістю обертання в основному лінійна. Чим менша швидкість обертання, тим менша шорсткість. Крім того, вміст легуючих елементів низький, а шорсткість поверхні різання велика. Проте шорсткість поверхні різання алюмінієвих сплавів з високим вмістом легуючих елементів мала.

При різанні авіаційних алюмінієвих сплавів також використовується подвійний допоміжний повітряний потік. Тобто внутрішнє сопло випромінює азот, а зовнішнє — потік кисню з тиском газу 0,8 МПа, можна отримати поверхню різання, вільну від залишків клею.

(3) Процес різання та параметри.

Основними технічними проблемами CO2 безперервного лазерного різання алюмінію та алюмінієвих сплавів є усунення шлакових включень та покращення шорсткості поверхні різання. На додаток до вибору відповідного допоміжного газу та швидкості різання можна також вжити наступних заходів для запобігання утворенню шлаку.

1. Попередньо нанесіть шар антипригарного засобу на основі графіту на тильну сторону алюмінієвої пластини.

Плівка, яка використовується для упаковки пластин з алюмінієвого сплаву, також може запобігти налипанню шлаку.

Таблиця 2-6 Еталонні матеріали для різання лазером CO 2 сплаву A1CuMgmn.

Таблиця 2-7 Параметри лазерного різання CO 2 для алюмінієвого сплаву, алюмінієво-цинкового мідного сплаву та алюмінієво-кремнієвого сплаву.