راهنمای مبتدی برای برش لیزری آلومینیوم

آیا لیزر فایبر می‌تواند آلومینیوم را برش دهد؟

بله، لیزرهای فیبری آلومینیوم را به خوبی برش می‌دهند: طول موج 1064 نانومتر در آلومینیوم بسیار بهتر از ... جذب می‌شود. CO2 لیزرها، فیبر را به انتخاب استاندارد تبدیل می‌کنند. یک لیزر فیبر ۱.۵ تا ۲ کیلوواتی تا ۳ میلی‌متر را به طور تمیز برش می‌دهد، ۳ کیلووات حدود ۶ تا ۸ میلی‌متر، ۶ کیلووات تا ۱۲ تا ۱۶ میلی‌متر و ۱۲ کیلووات تا ۳۰ میلی‌متر را برش می‌دهد، اگرچه کیفیت لبه در بالای تقریباً ۲۰ میلی‌متر کاهش می‌یابد. کمک نیتروژن با فشار بالا (۱۵ تا ۲۰ بار) کلید لبه‌های بدون سرباره است.

پاسخ صادقانه دو نیمه دارد. لیزرهای فیبری به طور معمول آلومینیوم را برش می‌دهند، از محفظه‌های الکترونیکی گرفته تا براکت‌های هوافضا و سینی‌های باتری خودروهای برقی. و آلومینیوم هنوز هم تنظیمات نامرتب را سخت‌تر از فولاد مجازات می‌کند، زیرا دو مورد از خواص ماده آن مستقیماً برخلاف فیزیک برش لیزر عمل می‌کند.

مورد اول بازتاب‌پذیری است: آلومینیوم تقریباً ۹۰ درصد از پرتو ۱۰۶۴ نانومتری لیزر فیبر را در دمای اتاق منعکس می‌کند، بنابراین تنها کسری از توان تحویل داده شده در ابتدا به ماده متصل می‌شود. مورد دوم رسانایی حرارتی است: با تقریباً ۲۳۷ وات بر متر کلوین در مقابل حدود ۵۰ وات بر متر کلوین برای فولاد، آلومینیوم تقریباً ۵ برابر سریع‌تر گرما را از ناحیه برش خارج می‌کند. پرتو برای ایجاد یک حوضچه مذاب تلاش می‌کند در حالی که ورق اطراف آن به طور فعال آن را خنک می‌کند. همه سختی‌های برش لیزری آلومینیوم به این دو عدد برمی‌گردد.

۴ مشکلی که برش‌های آلومینیومی را خراب می‌کند (و راه‌حل‌های آنها)

مشکل ۱: بازتاب معکوس

چرا این اتفاق می افتدآلومینیوم برش نخورده در طول موج 1064 نانومتر مانند آینه عمل می‌کند. در حین سوراخ کردن، قبل از تشکیل حوضچه مذاب، بخشی از پرتو مستقیماً از مسیر نوری به بالا منعکس می‌شود. در دستگاه‌های بدون محافظ، این می‌تواند به اپتیک سر برش یا در موارد شدید، به خود منبع لیزر آسیب برساند، به همین دلیل است که منابع قدیمی‌تر در دفترچه‌های راهنمای خود هشدارهایی در مورد آلومینیوم داشتند.

رفعلیزرهای فیبری مدرن با محافظ بازتاب برگشتی (ایزولاتورها و حسگرهایی که قبل از آسیب، منبع را شناسایی می‌کنند) عرضه می‌شوند. تأیید کنید که منبع شما برای فلزات بازتابنده درجه‌بندی شده است، سر را عمود نگه دارید تا بازتاب‌ها به طور کامل متمرکز نشوند، و از یک روال سوراخ‌کاری مناسب (قدرت افزایش یافته، کمی وارونگی) استفاده کنید تا فاز آینه به جای چند ثانیه، چند میلی‌ثانیه طول بکشد.

مشکل ۲: وجود تفاله در لبه پایینی

چرا این اتفاق می افتدنقص بارز آلومینیوم. آلومینیوم مذاب چسبناک است و رسانایی بالای ورق، مذاب را آنقدر سریع خنک می‌کند که قبل از اینکه گاز کمکی بتواند آن را خارج کند، به حالت آبکی درمی‌آید. فلز نیمه جامد به ته شیار می‌چسبد و به صورت مهره‌ای سخت و تیز منجمد می‌شود که باید ساییده شود. ورق ضخیم‌تر اوضاع را بدتر می‌کند: حجم مذاب بیشتر، همان دریچه فرار.

رفع: تخلیه بر قدرت غلبه می‌کند. نیتروژن پرفشار را با فشار ۱۵ تا ۲۰ بار از طریق یک نازل بزرگتر عبور دهید، فوکوس را منفی (به سمت ماده) تنظیم کنید تا شکاف در پایین پهن بماند و به مذاب راه خروج بدهد، و سرعت پیشروی را ۱۰ تا ۱۵ درصد از تنظیمات معادل فولاد کاهش دهید. اگر تفاله همچنان باقی ماند، قبل از استفاده از وات بیشتر، گاز، نازل، نقطه اتصال و فوکوس را اصلاح کنید. قدرت اضافی روی برشی که تخلیه ضعیفی دارد، فقط باعث می‌شود مذاب بیشتری برای تمیز کردن لازم باشد.

مشکل ۳: لبه‌های ناهموار و ناصاف روی ورق نازک

چرا این اتفاق می افتددر ورق‌های زیر ۳ میلی‌متر، علت معمول برگشت ورق: گرمای بیش از حد، نه خیلی کم. توان اضافی یا تغذیه آهسته، آلیاژ نرم را بیش از حد گرم می‌کند، لبه‌های شیار ذوب می‌شوند و برش به جای سطح صاف و روشن، با برآمدگی برجسته و لبه‌ای خاکستری و شیاردار خارج می‌شود.

رفعآلومینیوم نازک را با قدرت متوسط ​​و نیتروژن تمیز به سرعت برش دهید. وضعیت نازل و مرکز آن را بررسی کنید (نازل فرسوده یا خارج از مرکز، جریان گاز را به طرفین می‌کشد و یک طرف بریدگی را تیز می‌کند) و برای حداکثر وضوح لبه، تمرکز را روی سطح یا درست زیر آن نگه دارید. ورق نازک آلومینیوم که به خوبی تنظیم شده باشد، باید براق، بدون پلیسه و آماده برای ترمزگیری از روی میز جدا شود.

مشکل ۴: نتایج متناقض بین آلیاژها

چرا این اتفاق می افتداپراتورها پارامترها را در یک کار تنظیم می‌کنند و در کار بعدی تفاله می‌گیرند زیرا آلومینیوم فقط یک ماده نیست. سری خالص 1xxx به راحتی برش می‌دهد اما به شدت تفاله تولید می‌کند. گریدهای دریایی 5xxx تمیزترین آلیاژهای رایج را برش می‌دهند. اکستروژن معماری 6xxx نیاز به کنترل دقیق سرعت برای جلوگیری از سوختن دارد و صفحه هوافضای 7xxx با استحکام بالا حساس‌ترین پارامتر و مستعد ترک خوردن است.

رفعپارامترها را بر اساس هر خانواده آلیاژ ذخیره کنید، نه یک تنظیمات آلومینیومی. وقتی یک آلیاژ جدید یا حتی یک سری جدید از راه می‌رسد، قبل از ارسال ورق، یک برش آزمایشی کوتاه انجام دهید و سرعت و فشار را دوباره تنظیم کنید. ۱۵ دقیقه برش آزمایشی کمتر از یک لانه اوراق شده هزینه دارد.

نمودار ضخامت برش لیزری آلومینیوم بر اساس وات

مهمترین وجه تمایز در هر ادعای ضخامت، حداکثر جداسازی در مقابل ضخامت تولید است. حداکثر جداسازی به این معنی است که تیر به آرامی و با کیفیت لبه‌ای که ممکن است نیاز به اصلاح داشته باشد، عبور می‌کند. ضخامت تولید به معنی سرعت پایدار، لبه‌های تمیز و تکرارپذیری است. خرید و قیمت‌گذاری را بر اساس عدد تولید انجام دهید.

دو نکته‌ی فیزیک توضیح می‌دهند که چرا بالای میز صاف می‌شود. مقیاس‌بندی توان به ضخامت زیرخطی است: دو برابر کردن وات، ضخامت قابل استفاده را تقریباً نصف می‌کند، نه دو برابر، زیرا توان رابطه‌ی توان-ضخامت برای برش لیزری حدود ۰.۶۵ است. و به طور خاص در آلومینیوم ضخیم، رسانایی ورق آن را به یک سینک حرارتی تبدیل می‌کند: وات اضافی به صورت جانبی در فلز اطراف پخش می‌شود و حوضچه‌ی مذاب را سریع‌تر از عمیق‌تر کردن برش، بزرگ می‌کند، به همین دلیل است که اعمال توان به یک برش ورق ضخیم و دارای سرباره معمولاً به جای تمیز کردن سرباره، آن را ضخیم‌تر می‌کند.

برای تصویر کلی فلزات در فولاد، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم در هر سطح توان، مرجع ضخامت، سرعت و قدرت برش لیزر فیبر جداول کامل چند ماده‌ای را که این نمودار مخصوص آلومینیوم در آن قرار می‌گیرد، در خود جای داده است.

چرا کمک نیتروژن برای آلومینیوم اهمیت دارد؟

گاز کمکی در برش لیزری دو کار انجام می‌دهد: فلز مذاب را از محل برش خارج می‌کند و شیمی سطح برش را کنترل می‌کند. در آلومینیوم، هر دو کار به نیتروژن مربوط می‌شود.

✓ تخلیه تحت فشارمذاب آلومینیوم که به سرعت سرد می‌شود، باید قبل از اینکه حالت خمیری پیدا کند، از بریدگی خارج شود. نیتروژن با فشار ۱۵ تا ۲۰ بار از طریق نازلی با قطر بزرگتر، انفجار مکانیکی را فراهم می‌کند که مذاب را در مدت زمان کوتاهی که در معرض مایع قرار دارد، پاک می‌کند. این بزرگترین اهرم برای حذف سرباره است.

✓ چهره‌ای بی‌اثر و بریده‌شدهکمک اکسیژن، که به طور استاندارد روی فولاد کربنی استفاده می‌شود، با آلومینیوم واکنش می‌دهد و اکسید آلومینیوم سختی را در داخل و اطراف شیار تشکیل می‌دهد که لبه را زبر می‌کند و هرگونه جوشکاری یا آنودایزینگ بعدی را پیچیده می‌کند. نیتروژن سطح برش خورده را روشن، بدون اکسید و آماده جوشکاری نگه می‌دارد.

✓ به هر حال کمکی به احتراق نمی‌شوداکسیژن با ایجاد انرژی گرمازا در برش، جایگاه خود را در فولاد کربنی تثبیت می‌کند. آلومینیوم چنین مزیتی را به اندازه جریمه اکسید ارائه نمی‌دهد، بنابراین معامله اکسیژن کاملاً جنبه منفی دارد.

✓ هوای فشرده به عنوان میانه بودجههوا تقریباً ۷۸ درصد نیتروژن دارد و سیستم‌های هوای پرفشار مدرن، آلومینیوم نازک و متوسط ​​را به طور قابل قبولی با کسری از هزینه نیتروژن بطری‌شده برش می‌دهند. انتظار می‌رود که به دلیل اکسیداسیون جزئی، رنگ خاکستری ملایمی روی لبه ایجاد شود. برای تابلوها و ساخت عمومی، این مشکل برطرف می‌شود؛ برای قطعات آماده‌سازی جوش و آنودایز شده، از نیتروژن استفاده کنید.

نکته کاربردی در مورد هزینهمصرف نیتروژن با فشار و اندازه نازل به شدت افزایش می‌یابد، که دقیقاً همان دستورالعمل آلومینیوم است. کارگاه‌هایی که روزانه آلومینیوم را برش می‌دهند، معمولاً ژنراتور نیتروژن را سریع‌تر از کارگاه‌هایی که فقط فولاد را برش می‌دهند، توجیه می‌کنند و گزینه کمک هوا ارزش آن را دارد که قبل از فرض اینکه گاز بطری تنها راه است، روی قطعات واقعی بررسی شود.

نکته ایمنی که هیچ کس نباید از آن غافل شود: گرد و غبار آلومینیوم

پودر آلومینیوم ریز خاصیت انفجاری دارد و برش لیزری آن را تولید می‌کند. خطر خود برش نیست، بلکه سیستم جمع‌آوری گرد و غبار است: ذرات ریز آلومینیوم که در فیلترها جمع می‌شوند، بار سوختی ایجاد می‌کنند و سناریوی کلاسیک حادثه، برش فولاد است که جرقه‌های آن به عنوان منبع احتراق عمل می‌کنند و به سیستم استخراجی که از قبل با گرد و غبار آلومینیوم پر شده است، منتقل می‌شوند.

قوانین حفاظتی ساده هستند. سیستم گرد و غبار را طبق یک برنامه‌ی مشخص تمیز نگه دارید، هرگز جرقه‌های فولادی را در فیلترهای آلومینیومی مخلوط نکنید (کار را جدا کنید یا بین تغییرات مواد تمیز کنید)، و در جایی که حجم آلومینیوم زیاد است، از دستورالعمل سازنده‌ی دستگاه استخراج در مورد جداکننده‌های مرطوب یا جرقه‌گیرها پیروی کنید. هر کارگاه برش لیزر فیبری آلومینیوم در حجم تولید باید این را به عنوان یک روش ثابت، نه یک دانش قبیله‌ای، در نظر بگیرد.

STYLECNC لیزرهای فیبری برای آلومینیوم

STYLECNC دستگاه‌های برش لیزر فیبری با پیکربندی مورد نیاز آلومینیوم عرضه می‌شوند: منابع محافظت‌شده در برابر بازتاب برگشتی برای فلزات بازتابنده، مدارهای گاز کمکی فشار بالا برای کار با نیتروژن ۱۵ تا ۲۰ بار و کتابخانه‌های پارامترهای برش با تنظیمات آلومینیوم به ازای هر آلیاژ. بهترین دستگاه برش فلز با لیزر فایبر این خط تولید، محدوده ۱.۵ تا ۶ کیلووات را پوشش می‌دهد که بیشتر صنایع آلومینیوم در آن فعالیت دارند، و برش لیزری ورق این پیکربندی، ورق‌های نازک و متوسط ​​را که در تولید محفظه‌ها، تابلوها و پنل‌ها غالب هستند، هدف قرار می‌دهد.

برای مغازه‌هایی که به صفحات ضخیم فشار می‌آورند، دستگاه برش فلز با لیزر فیبر پرقدرت به کلاس ۱۲ کیلووات ارتقا می‌یابد که در آن تولید آلومینیوم ۲۰ میلی‌متری واقع‌بینانه می‌شود. و برای نگاهی واقعی به قابلیت سطح پایه، 1000W فیلم برش لیزر فیبر IPG آلومینیوم 3 میلی متری دقیقاً نشان می‌دهد که ردیف پایین نمودار ضخامت روی ماده واقعی چگونه به نظر می‌رسد. با ما تماس بگیرید STYLECNC با آلیاژها، محدوده ضخامت و حجم ماهانه خود، برای پیکربندی و توصیه سیستم گاز مطابق با کار آلومینیومی، همکاری کنید.

پرسش و پاسخهای متداول

آیا لیزر فیبری می‌تواند آلومینیوم را بدون آسیب رساندن به خودش برش دهد؟

بله، روی هر دستگاه مدرنی. ترس تاریخی از بازتابندگی تقریباً ۹۰ درصدی آلومینیوم در طول موج فیبر ناشی می‌شود: در طول سوراخ کردن، سطح برش نخورده، انرژی پرتو را به سمت اپتیک بازتاب می‌دهد و منابع نوری اولیه که محافظت نشده‌اند، می‌توانند آسیب ببینند. منابع فیبر فعلی با عایق بازتاب برگشتی و حسگرهایی که به طور ایمن دچار نقص می‌شوند، عرضه می‌شوند، به همین دلیل است که آلومینیوم اکنون یک ماده تولیدی معمول است. قبل از خرید، رتبه‌بندی فلز بازتابنده منبع را تأیید کنید، سپس با اطمینان برش دهید.

چرا روی برش‌های لیزری آلومینیوم من تفاله وجود دارد؟

زیرا مذاب آلومینیوم خیلی سریع سرد می‌شود و نمی‌تواند خارج شود. این ورق گرما را تقریباً ۵ برابر فولاد هدایت می‌کند، بنابراین فلز مذاب در محل برش به صورت مذاب در می‌آید و قبل از اینکه گاز آن را خارج کند، روی لبه پایینی منجمد می‌شود. دستورالعمل رفع مشکل که جواب می‌دهد: فشار نیتروژن را به ۱۵ تا ۲۰ بار افزایش دهید، یک نازل بزرگتر نصب کنید، فوکوس را عمیق‌تر (منفی) به داخل ماده فشار دهید و سرعت پیشروی را ۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش دهید. فقط پس از اینکه خروج گاز درست بود، قدرت را اضافه کنید. وات بیشتر روی برشی که به خوبی خارج نشده، فقط باعث ایجاد تفاله بیشتر می‌شود.

برش لیزری آلومینیوم تا چه ضخامتی را می‌تواند برش دهد؟

بر اساس رده قدرت، از نظر تولید: ۱ کیلووات ۱ تا ۲ میلی‌متر، ۳ کیلووات حدود ۴ تا ۶ میلی‌متر، ۶ کیلووات تقریباً ۸ تا ۱۲ میلی‌متر و ۱۲ کیلووات ۱۲ تا ۲۰ میلی‌متر را با حداکثر برش نزدیک به ۳۰ میلی‌متر کار می‌کند. بالاتر از تقریباً ۲۰ میلی‌متر، کیفیت لبه صرف نظر از قدرت کاهش می‌یابد زیرا رسانایی آلومینیوم انرژی پرتو را سریع‌تر از اینکه برش را عمیق‌تر کند، به صورت جانبی در ورق پخش می‌کند. کارها را بر اساس ضخامت تولید ذکر کنید، نه شماره برش بروشور.

آیا برای برش لیزری آلومینیوم به نیتروژن نیاز دارم؟

برای لبه‌های تمیز، آماده جوشکاری و آنودایز، بله: نیتروژن با فشار بالا، مذاب را خارج می‌کند و سطح برش را عاری از اکسید نگه می‌دارد، و اکسیژن با تشکیل اکسید سخت روی لبه و بدون هیچ مزیت احتراقی، به آلومینیوم آسیب می‌رساند. جایگزین مقرون به صرفه، هوای فشرده با فشار بالا است که 78 درصد نیتروژن دارد و آلومینیوم نازک تا متوسط ​​را به طور قابل قبولی با کمی ته رنگ خاکستری لبه برش می‌دهد. تابلوها و ساخت عمومی می‌توانند با هوا کار کنند؛ آماده‌سازی جوش و کارهای تزئینی باید با نیتروژن انجام شود.

میتونی CO2 آلومینیوم برش لیزری؟

ضعیف است و توصیه نمی‌شود. آلومینیوم منعکس کننده CO2 طول موج 10.6 میکرونی لیزر حتی قوی‌تر از طول موج فیبر است، بنابراین کوپلینگ بدتر است، خطر بازتاب برگشتی بیشتر است و پنجره ضخامت عملی نازک است. این یکی از دلایل اصلی است که ساخت فلز به طور قاطع به سمت منابع فیبری حرکت کرد: پرتو 1064 نانومتر در آلومینیوم چندین برابر بهتر جذب می‌شود و به یک مقدار حاشیه‌ای تبدیل می‌شود. CO2 تبدیل به یک فیبر معمولی.

چرا آلیاژهای مختلف آلومینیوم اینقدر متفاوت برش می‌خورند؟

شیمی آلیاژ، رفتار مذاب را تغییر می‌دهد. آلومینیوم خالص سری 1xxx به راحتی برش می‌خورد اما سنگین‌ترین تفاله را تولید می‌کند. گریدهای دریایی 5xxx برای برش تمیز مورد علاقه هستند. آلیاژهای معماری 6xxx برای جلوگیری از سوختن به کنترل سرعت منظم نیاز دارند و صفحه هوافضا 7xxx حساس‌ترین خانواده به پارامتر و مستعد ترک خوردگی است. تغییرات دسته‌ای به دسته دیگر، حتی در یک گرید، لایه دیگری اضافه می‌کند. پاسخ عملی، یک کتابخانه پارامتر برای هر خانواده آلیاژ و یک برش آزمایشی سریع در هر زمان که ماده جدید به آن برخورد می‌کند، است.

خط پایین

آلومینیوم به زیبایی روی لیزرهای فیبری برش می‌خورد، به شرطی که تنظیمات، دو ویژگی تعیین‌کننده آن را رعایت کند. بازتاب‌پذیری با منابع مدرن محافظت‌شده و سوراخ‌کاری منظم حل می‌شود. رسانایی، ریشه تفاله و سقف ضخامت، با تخلیه حل می‌شود: نیتروژن فشار بالا، نازل مناسب، فوکوس منفی و سرعت مناسب. وات را به جای ادعای جداسازی، با ستون ضخامت تولید مطابقت دهید، پارامترها را بر اساس آلیاژ حفظ کنید و سیستم گرد و غبار را تمیز نگه دارید.

STYLECNC تنظیمات دستگاه های برش لیزر فیبر برای کار با آلومینیوم از دستگاه‌های برش ورق ۱ کیلوواتی تا سیستم‌های صفحه‌سازی ۱۲ کیلوواتی، با مدارهای گاز و کتابخانه‌های پارامتر متناسب با نیازهای مواد. ارسال کنید STYLECNC محدوده ضخامت و آلیاژهای خود را برای توصیه‌ای که بر اساس اعداد بالا باشد، ترکیب کنید.