Proces řezání hliníku a hliníkové slitiny vláknovým laserovým řezacím strojem

Laserový řezací stroj s optickými vlákny může zpracovávat neželezný kov hliník a hliníkovou slitinu

Neželezné kovy obecně označují všechny kovy kromě železa (a někdy manganu a chrómu) a slitin na bázi železa. Hliník a jeho slitiny jsou také neželeznými kovy. V průmyslu zpracování kovů jsou laserové řezací stroje běžným zpracovatelským zařízením. Vláknové laserové řezací stroje mohou zpracovávat hliník a jeho slitiny. Seznámíme se s laserovým řezáním hliníku a hliníkových slitin.

Laserové řezání hliníku a jeho slitin:

Čistý hliník je obtížnější řezat než kovy na bázi železa kvůli jeho nízkému bodu tání, vysoké tepelné vodivosti a zejména nízké míře absorpce CO2 laserů. Nejen, že je řezná rychlost nízká, ale také spodní hrana řezu je náchylná k ulpívání strusky a řezná plocha je drsná. V důsledku zahrnutí dalších slitinových prvků do hliníkových slitin se v pevném stavu zvyšuje absorpce CO2 a laserového světla, což usnadňuje řezání než čistý hliník s mírně větší tloušťkou řezu a rychlostí. V současné době se při řezání hliníku a jeho slitin obvykle používá CO2 laser, kontinuální laser nebo pulzní laser.

Plynulé řezání CO2 laserem:

（1） Výkon laseru.

Výkon laseru potřebný pro řezání hliníku a jeho slitin je větší než výkon potřebný pro řezání slitin železa. Laserem o výkonu 1 kW lze řezat průmyslový čistý hliník o maximální tloušťce cca 2 milimetry a plechy z hliníkové slitiny o maximální tloušťce cca 3 milimetry. Laserem o výkonu 3 kW lze řezat průmyslový čistý hliník o maximální tloušťce cca 10 mm. Laser má výkon 5,7 kw a dokáže řezat průmyslový čistý hliník o maximální tloušťce cca 12,7 mm a řezné rychlosti až 80 cm/min.

(2) Druh a tlak pomocného plynu.

Při řezání hliníku a jeho slitin má druh a tlak pomocných plynů významný vliv na řeznou rychlost, přilnavost řezné strusky a drsnost řezné plochy.

Při použití O2 jako pomocného plynu je proces řezání doprovázen oxidativní exotermickou reakcí, která je prospěšná pro zlepšení řezné rychlosti. Ve vrubu se však tvoří oxidová struska s vysokou teplotou tání a vysokou viskozitou Al2O3. Když struska teče v řezu, díky vysokému obsahu tepla se vytvořená řezná plocha ztloustne v důsledku sekundárního tavení. Na druhé straně, když je struska vypouštěna na dno řezu, v důsledku ochlazování pomocného proudu vzduchu a vedení tepla obrobku se viskozita dále zvyšuje a tekutost se zhoršuje, často tvoří lepkavou strusku, která je obtížné odloupnout na spodním povrchu obrobku. K tomu je třeba zvýšit tlak plynu. Řezná plocha získaná pomocí CO2 jako pomocného plynu je přitom poměrně drsná. Když se řezná rychlost přiblíží maximální řezné rychlosti, zlepší se drsnost řezné plochy.

S N2 jako pomocným plynem, protože N2 nereaguje se základním kovem během procesu řezání, není vrtatelnost strusky příliš dobrá, a i když je zavěšena na dně řezu, je snadné ji odstranit. Proto, když je tlak plynu větší než 0,5 MPa, lze dosáhnout řezání bez strusky, ale řezná rychlost je nižší než rychlost pomocného plynu. Naopak vztah mezi drsností a rychlostí otáčení je v zásadě lineární. Čím menší je rychlost otáčení, tím menší je drsnost. Kromě toho je obsah slitinových prvků nízký a drsnost řezné plochy je velká. Drsnost řezné plochy hliníkových slitin s vysokým obsahem legujících prvků je však malá.

Při řezání slitin leteckého hliníku se také používá duální pomocné proudění vzduchu. To znamená, že vnitřní tryska emituje dusík a vnější tryska vydává proud kyslíku, s tlakem plynu 0,8 M pa, lze získat řeznou plochu bez zbytků lepidla.

(3) Proces a parametry řezání.

Hlavní technické problémy při kontinuálním řezání hliníku a hliníkových slitin CO2 laserem jsou eliminace struskových vměstků a zlepšení drsnosti řezného povrchu. Kromě volby vhodného pomocného plynu a řezné rychlosti lze také provést následující opatření, aby se zabránilo tvorbě strusky.

1. Předběžně naneste vrstvu antiadhezivního prostředku na bázi grafitu na zadní stranu hliníkové desky.

Fólie používaná pro balení desek z hliníkové slitiny může také zabránit ulpívání strusky.

Tabulka 2-6 Referenční materiály pro řezání slitiny A1CuMgmn CO 2 laserem.

Tabulka 2-7 Parametry řezání CO 2 laserem pro slitinu hliníku, slitinu hliníku a zinku, měď a slitinu hliníku a křemíku.