Rezanje aluminijastih dijelova laserom: Potpuni vodič za čiste i precizne rezove

Ako razmišljate o laserskom rezanju aluminijastih dijelova, vjerojatno ste naišli na frustrirajuću prepreku. Visoka refleksija i toplinska vodljivost aluminija čine ga izrazito zahtjevnim materijalom. Proveo sam više od desetljeća u našem pogonu nadzirući tisuće projekata, od tankih kućišta za elektroniku do debelih rashladnih rebara. Razlika između dijela s ivicama prekrivenima ostacima taline i čistog, spremnog za uporabu komponenta svodi se na nekoliko ključnih, provjerenih načela u pogonu. Ovaj vodič će vas detaljno provediti kroz postupak postizanja savršenog reza.

Zašto su vlaknasti laseri revolucionirali rezanje aluminija

Budimo jasni: ako pokušavate rezati aluminij tradicionalnim CO2 laserom, borite se uz strmenu padinu. Valna duljina od 10,6 mikrona CO2 lasera uglavnom se odbija od površine aluminija, što dovodi do prekomjernog zagrijavanja, širokih žlijebova i loše kvalitete rubova.

Inovacija je laserska zraka valne duljine od 1 mikrona. Njezina kraća valna duljina puno učinkovitije se apsorbira kod aluminija. Prelazak našeg pogona s CO2 lasera od 4kW na vlaknasti laser od 3kW rezultirao je smanjenjem vremena rezanja za 65% i gotovo potpunim uklanjanjem bridnog natopljenja na listovima debljine do 8 mm. Za aluminij, potreban je vlaknasti laser.

Ovladavanje parametrima: Postavka testirana na radnom mjestu

Uspjeh u laserskom rezanju aluminija je precizna znanost. Ovo je naš standardni postupak za najčešće rezane sorte poput aluminija 5052 i 6061.

Ključna trojica: plin, mlaznica i fokus

Prvo, kao pomoćni plin uvijek koristite dušik visoke čistoće (99,99% ili više), nikada kisik. Kisik stvara grub, oksidirani rub, dok dušik daje čisti, bezoksidni rez. Tlak je ključan — za 3kW laser koji reže aluminij debljine 3 mm, radimo s tlakom od oko 16-18 bara. Nedovoljan tlak ostavlja pretopljenu masu na donjem rubu.

Drugo, važan je odabir mlaznice. Koristite visokokvalitetnu, jednodijelnu mlaznicu s promjerom optimiziranim za debljinu materijala, poput mlaznice od 2,0 mm ili 2,5 mm. Oštećena ili niskokvalitetna mlaznica uzrokuje turbulencije plina koje pokvare kvalitetu ruba.

Treće, točno postavite fokusnu točku. Za aluminij, obično ju postavljamo malo ispod površine materijala — otprilike -0,5 mm do -1 mm za lim debljine 3 mm. To stvara uži i energičniji snop na dnu rezanja kako bi pomogao uklanjanju rastopljenog materijala.

Stvarni parametri rezanja

Ovo su naši početni parametri, fino podešeni unutar tvrtke. Uvijek prvo provedite testni rez.

Za 1 mm debeli aluminij 5052-H32 koristimo brzinu rezanja od 30 metara u minuti, mlaznicu od 1,5 mm, tlak dušika od 14 bara i lasersku snagu od oko 1,8 kW. To obično rezultira ogledalo glatkim, gotovo bez grudica na rubu.

Za 3 mm debeli aluminij 6061-T6, smanjujemo brzinu na otprilike 10 metara u minuti. Koristimo mlaznicu od 2,0 mm, povećavamo tlak dušika na 16 bara i veću snagu lasera od oko 2,7 kW. Rezultat je glatki rub s minimalnim ostacima topljenja.

Za 6 mm debeli 5052-H32, režemo na otprilike 4,2 metra u minuti s mlaznicom od 2,5 mm, tlakom od 18 bara i maksimalnom snagom od 3,0 kW. Dobit ćete nešto teksturirani rub s mehanički uklonjivim ostacima topljenja.

Za 8 mm debeli 6061-T6, idemo još sporije — otprilike 2,0 metra u minuti — s mlaznicom od 2,5 mm, tlakom od 20 bara i snagom od 3,0 kW. Očekujte teksturirani rub koji će vjerojatno zahtijevati lagano skidanje bridova.

Ključni uvid: Uvijek režite 6061-T6 sporije nego 5052. Njegova viša sadržaj silicija čini ga gušćim u rastaljenom stanju, što zahtijeva sporije brzine kako bi se materijal čisto izbacio.

Usporedba laserskog rezanja s drugim metodama

Kada treba koristiti lasersko rezanje, a kada odabrati drugi postupak?

Za prototipove i serije male količine s kompleksnim 2D geometrijama u limu od aluminija, najbolji izbor je rezanje fibra laserom. Nudi najbržu pripremu — od digitalne datoteke do dijela za nekoliko minuta — s odličnom kvalitetom rubova koji zahtijevaju minimalnu doradu. Najbolje djeluje za debljine do oko 12-15 mm.

CNC glodanje ili frezanje može obraditi bilo koju debljinu i pruža vrlo dobar kvalitet rubova, iako s vidljivim tragovima alata. Postavljanje traje duže, a troškovi su viši za tanke limove zbog zahtjeva za stezanjem. Nije idealno za složene 2D profile u tankim materijalima.

Rezanje vodenim mlazom može obraditi bilo koju debljinu bez termičkih ograničenja, stvarajući dobar, ali mat površinski sloj s laganim nagibom. Vrijeme postavljanja je umjereno, ali stalni trošak abraziva se akumulira, a za tanke materijale sporiji je od laserskog rezanja.

Utiskivanje ili izrezivanje ploča je isplativo samo kod masovne proizvodnje — razmislite o 10.000+ dijelova. Ima iznimno visoke troškove postavljanja i vremena pripreme, ali omogućuje učinkovito izradu dobrih, iako blago nazubljenih, rubova u velikim serijama za tanke limove ispod 3 mm.

Zaključak je jasan: za prototipove, niske do srednje količine i složene 2D oblike u aluminijastim limovima, rezanje fibra laserom nudi najbolju kombinaciju brzine, točnosti i isplativosti.

Rješavanje uobičajenih problema i bolnih točaka

Evo rješenja za najčešće probleme koje smo utvrdili u našoj radionici.

Ako su vaši rezani rubovi prekriveni tvrdim, grističastim ostacima koje je nemoguće ukloniti, vjerojatni uzrok je nedovoljni tlak pomoćnog plina ili zagađeni dušik. Povećajte tlak dušika za 2-3 bara i osigurajte da koristite dušik „laser-grade“ čistoće 99,99 %.

Ako glava lasera stalno daje grešku ili dobivate neujednačene rezove, vjerojatno doživljavate refleksiju snopa od sjajne površine aluminija. Nanijeti lagani sloj oznake za laseriranje na list — to znatno povećava apsorpciju zrake, stabilizira rez i štiti vašu opremu. Nakon rezanja se lako ispera.

Ako su rubovi obojeni ili imaju primjetnu zonu utjecaja topline, vjerojatno ste preusporeni ili imate previsoku snagu, što dovodi do prekomjerne topline u materijalu. Optimizirajte brzinu na maksimalnu vrijednost koja još uvijek daje čist rez. Brži, 'hladniji' rez minimizira toplinske učinke, što je posebno važno ako planirate anodizirati dijelove.

Poštavanje pravila & Završno oblikovanje

Laserom izrezani dio rijetko je konačan korak. Evo što obično slijedi.

Prvo, uklanjanje žulja: Čak i dobar rez može imati mikro-žulj. Kratak prolazak finom gumenom brusnom podlogom ili vibracijskom mašinom za uklanjanje žuljeva savršeno ga očisti.

Kod završne obrade površine, rubovi izrezani laserom dobro preuzimaju brušene ili polirane površine. Piaskarenje prije anodizacije stvara posebno jednoličan izgled.

Najvažnije, ako planirate anodizirati svoje dijelove: laserom rezani rub ima tanki, amorfni oksidni sloj koji može ometati anodizaciju, uzrokujući mrljasti izgled. Uvijek navedite da se rubovi moraju kemijski očistiti ili lagano protresti prije anodizacije — ključni korak koji mnogi pogoni zanemaruju.

ČPP: Brzi odgovori na vaša najčešća pitanja

1. Koja je maksimalna debljina za lasersku rezku aluminija?

Suvremenim visokosnanim laserskim uređajima (6 kW-12 kW), tehnički je moguće režati do 25 mm. Međutim, radi praktičnih rezultata bez grudanja i s dobrim tolerancijama, preporučujemo maksimalnu debljinu od 12 mm za 5052 i 10 mm za 6061. Iznad tih debljina, pouzdaniji su metodi vodenog mlaza ili glodanja.

2. Je li laserska rezka utječe na žilavost legura aluminija poput T6?

Da, ali na vrlo lokalizirani način. Zona termičkog utjecaja obično je duboka samo 0,1–0,3 mm od ruba rezanja. Za većinu primjena ovo ne ugrožava dio. Ako je sam rub strukturno kritičan, lagano brušenje može ukloniti ZTU.

3. Možete li laserom rezati anodirani aluminij?

Da, ali s oprezom. Obojeni anodirani sloj drugačije apsorbira laser, pa uvijek prvo napravite testni rez. Možda ćete morati prilagoditi parametre, a na rubu reza pojaviti će se tanka traka sirovog aluminija. Anodizacija u blizini reza također može neznatno promijeniti boju zbog topline.

4. Kako dobiti točnu ponudu za dijelove od aluminijskog lima izrezane laserom?

Dostavite dobavljaču četiri ključna podatka: kvalitetu i debljinu materijala (npr. 6061-T6, 3 mm), čist vektorski DXF ili DWG fajl, količinu i sve potrebne završne obrade poput uklanjanja žulja ili anodizacije.

Praktična napomena: Parametri navedeni potječu iz našeg iskustva s određenom IPG opremom za lasersko rezanje. Vaši točni postavci možda će trebati prilagodbu ovisno o vašem stroju, seriji materijala i okolini. Uvijek provodite testne rezove kako biste konačno utvrdili parametre proizvodnje.