Ръководство за начинаещи за лазерно рязане на алуминий

Може ли фибролазер да реже алуминий?

Да, фибролазерите режат добре алуминий: дължината на вълната от 1064 nm се абсорбира много по-добре в алуминия, отколкото CO2 лазери, което прави фибрите стандартен избор. Фибърен лазер с мощност 1.5 до 2 kW реже чисто до 3 мм, 3 kW обработва около 6 до 8 мм, 6 kW достига 12 до 16 мм, а 12 kW реже до 30 мм, въпреки че качеството на ръбовете се влошава над приблизително 20 мм. Азотното подпомагане под високо налягане (15 до 20 бара) е ключът към ръбовете без шлака.

Честният отговор има две половини. Фибролазерите режат алуминий рутинно, във всичко - от корпуси за електроника до скоби за аерокосмическа индустрия и тави за батерии за електрически превозни средства. Алуминият все още е по-труден за небрежни настройки от стоманата, защото две от свойствата на материала му работят директно против физиката на лазерното рязане.

Първото е отражателната способност: алуминият отразява приблизително 90 процента от лъча с дължина на вълната 1064 nm на фибърния лазер при стайна температура, така че само малка част от доставената мощност първоначално се свързва с материала. Второто е топлопроводимостта: при приблизително 237 W/mK в сравнение с около 50 за стоманата, алуминият отвежда топлината от зоната на рязане почти 5 пъти по-бързо. Лъчът се бори да образува басейн от стопилка, докато околният лист активно го охлажда. Всичко сложно при лазерното рязане на алуминий произтича от тези две числа.

4-те проблема, които развалят алуминиевите разфасовки (и техните решения)

ПРОБЛЕМА 1: Обратно отражение

Защо се случваНенарязаният алуминий действа като огледало при 1064 nm. По време на пробиване, преди да се образува локва стопилка, част от лъча се отразява обратно по оптичния път. При незащитени машини това може да повреди оптиката на режещата глава или, в тежки случаи, самия лазерен източник, поради което по-старите източници съдържаха предупреждения за алуминий в ръководствата си.

ПоправкатаСъвременните фибролазери са снабдени със защита срещу обратно отражение (изолатори и сензори, които повредят източника преди да се повреди). Уверете се, че вашият източник е предназначен за отразяващи метали, дръжте главата перпендикулярна, така че отраженията да не се фокусират обратно чисто, и използвайте правилна процедура за пробиване (повишена мощност, леко разфокусиране), така че огледалната фаза да трае милисекунди, а не секунди.

ПРОБЛЕМ 2: Шлака по долния ръб

Защо се случваОпределящият дефект на алуминия. Разтопеният алуминий е вискозен и високата проводимост на листа го охлажда толкова бързо, че става каша, преди спомагателният газ да го изхвърли. Полувтвърденият метал се прилепва към дъното на прореза и замръзва в твърда, остра мъниста, която трябва да се шлифова. По-дебелият лист влошава нещата: по-голям обем на стопилката, същият прозорец за излизане.

ПоправкатаИзхвърлянето е по-важно от мощността. Пуснете азот под високо налягане от 15 до 20 бара през по-голяма дюза, настройте фокуса на отрицателен (в материала), така че прорезът да остане широк в долната част и да даде възможност на стопилката да излезе, и забавете подаването с 10 до 15 процента от настройките, еквивалентни на тези за стомана. Ако шлаката продължава, поправете газа, дюзата, дистанционния отсек и фокусирайте, преди да посегнете към по-голяма мощност; допълнителната мощност при лошо изхвърлен разрез само води до повече стопилка за почистване.

ПРОБЛЕМ 3: Грапавини и груби ръбове върху тънък лист

Защо се случваПри листове с дебелина под 3 мм обичайната причина за обръщане е твърде много топлина, а не твърде малко. Прекомерната мощност или бавното подаване прегряват меката сплав, ръбовете на прореза се стопяват и разрезът излиза с повдигнат грапав и набразден, сив ръб, вместо с чиста, светла повърхност.

ПоправкатаРежете тънък алуминий бързо с умерена мощност и чист азот. Проверете състоянието и центрирането на дюзата (износена или нецентрирана дюза отклонява газовия поток настрани и образува грапавини от едната страна на прореза) и дръжте фокуса на или точно под повърхността за максимална отчетливост на ръбовете. Добре настроеният тънък алуминиев лист трябва да слиза от масата блестящ, без грапавини и готов за шлифоване.

ПРОБЛЕМ 4: Несъответстващи резултати между сплавите

Защо се случваОператорите настройват параметрите на една задача и получават шлака на следващата, защото алуминият не е един материал. Чистата серия 1xxx се реже лесно, но образува много шлака. Морските класове 5xxx режат най-чистите от често срещаните сплави. Архитектурното екструдиране 6xxx изисква внимателен контрол на скоростта, за да се избегне изгаряне, а високоякостната аерокосмическа плоча 7xxx е най-чувствителната към параметрите и податлива на напукване от всички.

ПоправкатаСъхранявайте параметрите за всяко семейство сплави, а не за една настройка на алуминий. Когато пристигне нова сплав или дори нова партида, изпълнете кратко пробно рязане и пренастройте скоростта и налягането, преди да изпратите листа. 15-те минути пробно рязане струват по-малко от едно бракувано гнездо.

Таблица с дебелина на алуминиево лазерно рязане по мощност

Най-важното разграничение при всяко твърдение за дебелина е максималното разстояние между рязане и производствената дебелина. Максималното разстояние между рязане означава, че гредата преминава бавно, с качество на ръбовете, което може да се нуждае от преработка. Производствената дебелина означава стабилна скорост, чисти ръбове и повторяемост. Купете и дайте оферта спрямо производствения номер.

2 бележки по физика обясняват защо масата се изравнява в горната част. Мащабирането на мощността спрямо дебелината е сублинейно: удвояването на мощността увеличава използваемата дебелина приблизително наполовина, а не двойно, защото степенният показател в зависимостта мощност-дебелина е около 0.65 за лазерно рязане. А при дебел алуминий, по-специално, проводимостта на листа го превръща в радиатор: допълнителната мощност се разпространява странично в околния метал и разширява басейна на стопилката по-бързо, отколкото задълбочава разреза, поради което насочването на мощност към разрез на шлакова дебела плоча обикновено сгъстява шлаката, вместо да я почиства.

За общата картина на металите за стомана, неръждаема стомана и алуминий на всяко ниво на мощност, дебелина, скорост и референтна мощност на фибро лазерно рязане съдържа пълните таблици за многоматериали, в които се поставя тази специфична за алуминия диаграма.

Защо азотната помощ е важна за алуминия

Помощният газ изпълнява две функции при лазерното рязане: изхвърля разтопен метал от прореза и контролира химичния състав на режещата повърхност. При алуминий и двете функции са насочени към азот.

✓ Изхвърляне под наляганеБързо охлаждащата се стопилка на алуминия трябва да напусне прореза, преди да стане кашава. Азот под налягане от 15 до 20 бара през дюза с по-голям диаметър осигурява механичното взривяване, което пречиства стопилката в краткия ѝ течен прозорец. Това е най-големият лост за борба с шлаката.

✓ Инертно изрязано лицеКислородната асистенция, стандартна за въглеродна стомана, реагира с алуминия, за да образува твърд алуминиев оксид в и около прореза, което прави ръба грапав и усложнява всяко по-късно заваряване или анодиране. Азотът поддържа режещата повърхност блестяща, без оксиди и готова за заваряване веднага след срязване.

✓ Няма никаква помощ за горенето така или иначеКислородът си извоюва място върху въглеродната стомана, като допринася с екзотермична енергия за рязането. Алуминият не предлага такъв бонус, който да си струва оксидното наказание, така че търговията с кислород е изцяло негативна.

✓ Сгъстен въздух като среден бюджетВъздухът е приблизително 78 процента азот, а съвременните системи за високо налягане режат тънък и среден алуминий приемливо на част от цената на бутилиран азот. Очаквайте лек сив оттенък по ръба от частично окисление. За табели и общо производство е приемливо; за заваръчни и анодизирани части, останете на азот.

Практическата бележка за разходитеКонсумацията на азот нараства рязко с налягането и размера на дюзата, което е точно рецептата за алуминий. Цеховете, които режат алуминий ежедневно, обикновено оправдават азотния генератор по-бързо от цеховете, работещи само със стомана, а опцията с въздушна асистенция си струва да се квалифицира върху реални части, преди да се приеме, че бутилираният газ е единственият път.

Бележката за безопасност, която никой не бива да пропуска: Алуминиев прах

Финият алуминиев прах е експлозивен и лазерното рязане го генерира. Опасността не е самото рязане, а системата за прахоулавяне: алуминиевите фини частици, натрупващи се във филтрите, създават гориво, а класическият сценарий на инцидент е рязане на стомана, чиито искри действат като източник на запалване, в система за извличане, която вече е заредена с алуминиев прах.

Правилата за защита са прости. Поддържайте системата за прах чиста по график, никога не смесвайте стоманени искри с алуминиеви филтри (разделяйте работата или почиствайте между смяната на материалите) и следвайте указанията на производителя на екстракцията за мокри сепаратори или искрогасители, където обемът на алуминий е висок. Всеки цех за фибролазерно рязане на алуминий в производствен обем трябва да третира това като установена процедура, а не като племенно знание.

STYLECNC Фибро лазери за алуминий

STYLECNC Машините за фибролазерно рязане се доставят с конфигурацията, отговаряща на изискванията за алуминий: защитени от обратно отражение източници, предназначени за отразяващи метали, вериги за помощен газ под високо налягане за работа с азот от 15 до 20 бара и библиотеки с параметри на рязане с настройки за всяка алуминиева сплав. най-добрата машина за фибро лазерно рязане на метал Линията обхваща диапазона от 1.5 до 6 kW, където се произвежда по-голямата част от алуминиевите изделия. лазерна машина за рязане на ламарина Конфигурацията е насочена към работата с тънки и средни листове, която доминира в производството на заграждения, табели и панели.

За цехове, работещи с дебели листове, високомощна машина за рязане на метал с фибърен лазер се мащабира до клас 12 kW, където производството на алуминий с дебелина 20 мм става реалистично. А за да получите реален поглед върху базовите възможности, 1000W IPG фибърно лазерно рязане на алуминий 3 мм видео показва точно как изглежда долният ред на таблицата за дебелина върху реален материал. Свържете се с STYLECNC обединете усилията си с вашите сплави, диапазон на дебелина и месечен обем за препоръка за конфигурация и газова система, съобразена с работата с алуминий.

Често задавани въпроси

Може ли фибърен лазер да реже алуминий, без да се повреди?

Да, на всяка съвременна машина. Историческият страх идва от приблизително 90-процентовата отражателна способност на алуминия при дължината на вълната на влакното: по време на пробиване, неотрязаната повърхност отразява енергията на лъча обратно към оптиката и ранните незащитени източници биха могли да бъдат повредени. Съвременните оптични източници се доставят с изолация за обратно отражение и сензори, които безопасно отстраняват повреди, поради което алуминият сега е рутинен производствен материал. Проверете рейтинга на отразяващия метал на източника преди покупка, след което режете с увереност.

Защо има шлака по алуминиевите ми лазерни разрези?

Защото стопилката на алуминия се охлажда твърде бързо, за да се освободи. Листът отвежда топлината приблизително 5 пъти по-бързо от стоманата, така че разтопеният метал се разваля в прореза и замръзва върху долния ръб, преди газът да го изхвърли. Работещият ред за поправка: повишете налягането на азота до 15 до 20 бара, монтирайте по-голяма дюза, натиснете фокуса по-дълбоко (отрицателно) в материала и забавете подаването с 10 до 15 процента. Добавете мощност само след като изхвърлянето е правилно; по-голямата мощност при лошо изхвърлен разрез просто води до повече шлака.

Колко дебел може да бъде алуминий, режещ с лазер?

По клас на мощност, в производствени условия: 1 kW обработва от 1 до 2 мм, 3 kW около 4 до 6 мм, 6 kW приблизително 8 до 12 мм, а 12 kW работи с 12 до 20 мм с максимално разстояние на рязане близо до 30 мм. Над приблизително 20 мм качеството на ръбовете се влошава, независимо от мощността, защото проводимостта на алуминия разпределя енергията на лъча странично в листа по-бързо, отколкото задълбочава рязането. Оферирайте поръчките според производствената дебелина, а не според номера на разстоянието от брошурата.

Необходим ли ми е азот за лазерно рязане на алуминий?

За чисти, готови за заваряване и анодиране ръбове, да: азотът под високо налягане изхвърля стопилката и поддържа повърхността на рязане без оксиди, а кислородът активно уврежда алуминия, като образува твърд оксид по ръба, без никаква полза от горенето в замяна. Бюджетната алтернатива е сгъстен въздух под високо налягане, който е 78 процента азот и реже тънък до средно дебел алуминий приемливо с лек сивкав оттенък по ръба. Табелите и общото производство могат да използват въздух; подготовката за заваряване и козметичните работи трябва да останат с азот.

Може ли a CO2 лазерно рязан алуминий?

Лошо и не се препоръчва. Алуминият отразява CO2 Дължината на вълната на лазера от 10.6 микрона е дори по-силна от дължината на вълната на оптичното влакно, така че свързването е по-лошо, рискът от обратно отражение е по-висок и практическият прозорец на дебелината е тесен. Това е една от основните причини, поради които металообработването решително се е насочило към оптични източници: лъчът от 1064 nm абсорбира няколко пъти по-добре в алуминий, превръщайки го в незначителен... CO2 процес в рутинен влакнест такъв.

Защо различните алуминиеви сплави режат толкова различно?

Химичният състав на сплавите променя поведението на стопилката. Чистият алуминий от серия 1xxx се реже лесно, но произвежда най-тежките шлаки. Морските марки 5xxx са предпочитани за чисто рязане. Архитектурните сплави от серия 6xxx се нуждаят от дисциплиниран контрол на скоростта, за да се избегне изгаряне, а аерокосмическите плочи от серия 7xxx са най-чувствителните към параметрите и податливи на напукване. Вариациите от партида до партида добавят още един слой дори в рамките на един клас. Работното решение е библиотека с параметри за всяко семейство сплави и бързо тестово рязане при постъпване на нов материал.

Долната линия

Алуминият реже прекрасно на фибро лазери, след като настройката спазва двете му определящи свойства. Отражателната способност се решава чрез защитени съвременни източници и дисциплинирано пробиване. Проводимостта, коренът на шлаката и таванът на дебелината, се решава чрез изхвърляне: азот под високо налягане, правилната дюза, отрицателен фокус и честна скорост. Съобразете мощността с колоната за производствена дебелина, а не с твърдението за разделяне, спазвайте параметрите за всяка сплав и поддържайте системата за прах чиста.

STYLECNC конфигурирайте машини за лазерно рязане на влакна за работа с алуминий от 1 kW машини за рязане на листове до 12 kW системи за плочи, с газови вериги и библиотеки с параметри, необходими за материала. Изпратете STYLECNC Комбинирайте диапазона на дебелината и сплавите си, за да получите препоръка, основана на горните числа.