Lazerio pjaustymo aliuminio detalės: visiškas gryno tikslumo pjaustymo vadovas

Jei ieškote aliuminio dalių laserinio pjaustymo, greičiausiai jau susidūrėte su nesmagia kliūtimi. Dėl aukštos aliuminio atspindžio gebos ir šilumos laidumo jis yra itin sudėtingas medžiaga. Daugiau nei dešimtmetį dirbau mūsų gamykloje, kur prižiūrėjau tūkstančius projektų – nuo plonų elektronikos korpusų iki storuminių šilumos skleistuvų. Skirtumas tarp detalės su lydinio apnuogintais kraštų paviršiais ir švarios, naudoti paruoštos detalės priklauso nuo kelių esminių, praktikoje patvirtintų principų. Šis vadovas pateiks tikslų būdą, kaip pasiekti tobulą pjaustymą.

Kodėl skaiduliniai lazeriai pakeitė aliuminio pjaustymą

Paaiškinkime: jei bandote pjaustyti aliuminį tradiciniu CO2 lazeriu, kovojate beveik beviltišką kovą. CO2 lazerio 10,6 mikronų bangos ilgis daugiausia atsispindi nuo aliuminio paviršiaus, todėl atsiranda pernelyg didelis šilumos kiekis, platūs pjaustymo plyšiai ir prasta pjūvio kraštų kokybė.

Permainą sukelia 1 mikrono bangos ilgio skaidulinis lazeris. Dėl jo trumpesnio bangos ilgio aliuminis sugeria energiją žymiai efektyviau. Pereidami nuo 4 kW CO2 prie 3 kW skaidulinio lazerio, mūsų dirbtuvėse pjovimo laikas sutrumpėjo 65 %, o iki 8 mm storio lakštuose beveik nebeliko kraštų aplydų. Pjaunant aliuminį, reikia skaidulinio lazerio.

Parametrų valdymas: patikrinta praktikoje

Sėkmė pjovimo aliuminį lazeriu srityje yra tikslus mokslas. Štai mūsų standartinė procedūra dažniausiai pjaunamoms aliuminio rūšims, tokioms kaip 5052 ir 6061.

Trys pagrindiniai veiksniai: dujos, antgalis ir fokusavimas

Pirmiausia visada naudokite aukštos grynumo azotą (99,99 % arba geresnį) kaip pagalbines dujas, niekada nenaudokite deguonies. Deguonis sukuria šiurkštų, oksiduotą pjūvį, o azotas užtikrina švarų, be oksidų, pjūvį. Slėgis yra kritiškai svarbus – 3 kW lazeriui, pjaunant 3 mm aliuminį, mes naudojame apie 16–18 Bar slėgį. Nepakankamas slėgis apačioje palieka perlydytą medžiagą.

Antra, svarbu purkštuko pasirinkimas. Naudokite aukštos kokybės vientisą purkštuką, kurio skersmuo pritaikytas jūsų medžiagos storiui, pavyzdžiui, 2,0 mm arba 2,5 mm purkštuką. Nusidėvėjęs ar žemos kokybės purkštukas sukelia dujų turbulenciją, dėl kurios būna bloga pjūvio krašto kokybė.

Trečia, tinkamai nustatykite fokusavimo tašką. Aliuminui paprastai jį nustatome šiek tiek žemiau medžiagos paviršiaus – apie -0,5 mm iki -1 mm 3 mm lakšte. Tai sukuria siauresnį ir energingesnį spindulį pjūvio apačioje, kuris padeda pašalinti lydymosi būklėje esančią medžiagą.

Realios sąlygos pjovimo parametrai

Tai pradiniai mūsų parametrai, finansuoti patalpose. Visada pirmiausia atlikite bandymo pjaustymą.

1 mm storio 5052-H32 aliuminiui naudojame pjovimo greitį 30 metrų per minutę, 1,5 mm purkštuką, azoto slėgį 14 barų ir lazerio galingumą apie 1,8 kW. Tokiomis sąlygomis dažniausiai gaunamas veidrodiškai lygus, beveik be druskos likučių kraštas.

3 mm storio 6061-T6 aliuminio pjaunama apie 10 metrų per minutę. Naudojamas 2,0 mm sriegis, azoto slėgis padidinamas iki 16 Bar, taip pat didesnė lazerio galia – apie 2,7 kW. Rezultatas – lygi briauna su minimaliu aprūdijimu.

6 mm storio 5052-H32 pjaunama maždaug 4,2 m/min greičiu, naudojant 2,5 mm sriegį, 18 Bar slėgį ir maksimalią 3,0 kW galią. Gauta šiek tiek reljefinė briauna, kurios aprūdijimą galima pašalinti mechaniniu būdu.

8 mm storio 6061-T6 pjaunama dar lėčiau – apie 2,0 m/min, su 2,5 mm sriegiu, 20 Bar slėgiu ir 3,0 kW galia. Tikėtina, kad briauna bus reljefinė ir reikės lengvo užburbulių šalinimo.

Svarbus pastebėjimas: visada pjaunkite 6061-T6 lėčiau nei 5052. Dėl didesnio silicio kiekio jis tampa klampus lydymosi būsenoje, todėl reikia lėtesnių greičių, kad medžiaga būtų išstumiama švariai.

Kaip lazerinis pjovimas lyginasi su kitais metodais

Kada verta rinktis lazerinį pjovimą, o kada – kitą procesą?

Prototipams ir mažo tiražo partijoms su sudėtingomis 2D geometrijomis iš aliuminio lakštų geriausias pasirinkimas yra pluoštiniu lazeriu pjovimas. Tai greičiausias paruošimas – nuo skaitmeninio failo iki detalės per kelias minutes – su puikia kraštų kokybe, reikalaujančia minimalios apdorojimo po to. Jis geriausiai tinka storiams iki apie 12–15 mm.

CNC frezavimas gali apdoroti bet kokio storio medžiagą ir užtikrina labai gerą kraštų kokybę, nors matomi įrankio pėdsakai. Paruošimo trukmė lėtesnė, o dėl tvirtinimo reikalavimų plonoms plokštėms kaina aukštesnė. Nėra tinkamas sudėtingoms 2D formoms iš plonos medžiagos.

Vandens srove pjovimas gali apdoroti bet kokio storio medžiagą be šiluminių apribojimų, sukuriant geros kokybės, bet matinį paviršių su nedideliu nuolydžiu. Paruošimo greitis vidutinis, tačiau nuolatinės abrazyvinės medžiagos sąnaudos kaupiasi, o plonoms medžiagoms tai lėčiau nei lazeris.

Žymėjimas arba iškirpimas yra naudingi tik masinei gamybai – galvokite apie daugiau nei 10 000 detalių. Tai turi labai didelius paruošimo kaštus ir ilgą pristatymo laiką, tačiau leidžia efektyviai gaminti gerus, nors šiek tiek nuburkusius, kraštus dideliais kiekiais plonoms plokštelėms iki 3 mm.

Išvada aiški: prototipavimui, mažesniems ar vidutiniams kiekiams bei sudėtingoms 2D formoms aliuminio lakštuose, pluoštų (fibrų) lazerinis pjaustymas užtikrina geriausią greičio, tikslumo ir sąnaudų efektyvumo derinį.

Sprendžiami dažni problemų ir skausmų taškai

Čia pateikiami sprendimai dėl dažniausių problemų, kurias esame nustatę savo dirbtuvėse.

Jei jūsų pjaunamieji kraštai padengti kietu, smulkiu dregos sluoksniu, kurio neįmanoma pašalinti, greičiausiai tai sukelia nepakankamas pagalbinio dujų slėgis ar užterštas azotas. Padidinkite azoto slėgį 2–3 Bar ir įsitikinkite, kad naudojate „lazeriui skirtą“ azotą, kurio grynumas 99,99 %.

Jei lazerio galvutė nuolat klaidina arba gaunate nenuoseklius pjūvius, tikriausiai susiduriate su atspindžiu nuo aliuminio blizgaus paviršiaus. Ant lakšto užtepkite nedidelį kiekį lazeriu žymimo skysčio – tai ženkliai padidina spindulio sugertį, stabilizuoja pjovimą ir apsaugo įrangą. Po pjovimo jis lengvai nuplaunamas.

Jei kraštai yra nuspalvinti arba pastebima šilumos paveikta zona, tikriausiai judėjimo greitis per lėtas arba galia per didelė, dėl ko medžiagai pernelyg daug šilumos perduodama. Optimizuokite taip, kad būtų pasiektas maksimalus greitis, kuris vis dar užtikrina švarų pjūvį. Greitesnis, „šaltesnis“ pjovimas sumažina šilumos poveikį, kas ypač svarbu, jei planuojate detalių anodizavimą.

Po apdorojimo ir pabaigos apdirbimas

Lazeriu išpjauta detalė retai būna paskutinis etapas. Štai ką paprastai daro toliau.

Pirma, nušalinimas: net gerai išpjauta detalė gali turėti mikro-nukrypimą. Greitas apdorojimas smulkiagrūdžiu šlifavimo diskeliu ar vibraciniu nušalinimo aparatu puikiai pašalina trūkumus.

Paviršiaus apdailai lazerio pjaustyti kraštai gerai tinka šveistai arba poliruotai apdailai. Prieš anodizavimą atlikus smėlio (ar stiklo rutuliukų) šlifavimą, pasiekiama ypač vientisa išvaizda.

Svarbiausia, jei planuojate anodizuoti savo detalis: lazerio pjaustytas paviršius turi ploną amorfinį oksidinį sluoksnį, kuris gali trukdyti anodizavimui ir sukelti nevienodą išvaizdą. Visada nurodykite, kad prieš anodizavimą būtina cheminė valymo procedūra arba lengvas ištrynimas rūgštimi – svarbus žingsnis, kurį daugelis gamyklų nepaiso.

DUK: Greiti atsakymai į svarbiausius klausimus

1. Koks maksimalus aliuminio lazerio pjaustymo storis?

Naudojant šiuolaikinius aukštos galios skaidulinius lazerius (6–12 kW), techniškai įmanoma pjauti iki 25 mm. Tačiau praktiškai, norint pasiekti drosos nesudarančius rezultatus su gerais tikslumais, rekomenduojame maksimalų 12 mm storį 5052 ir 10 mm – 6061 lydinio rūšims. Virš šių storio ribų patikimesni yra vandens srovės ar frezavimo metodai.

2. Ar lazerio pjaustymas veikia aliuminio lydinių, tokių kaip T6, standų?

Taip, bet labai lokalizuotai. Šilumos paveiktas zonos plotas paprastai yra tik 0,1–0,3 mm gylio nuo pjūvio krašto. Daugeliui taikymų tai nedaro žalos detalei. Jei pats kraštas yra konstrukciškai svarbus, švelnus apdirbimo etapas gali pašalinti HAZ.

3. Ar galima lazeriu pjaustyti anodizuotą aliuminį?

Taip, bet atsargiai. Spalvotas anodizuotas sluoksnis kitaip sugeria lazerį, todėl visada pirmiausia reikia atlikti bandomąjį pjovimą. Gali tekti koreguoti parametrus, o pjūvio krašte matysis plona neapdoroto aliuminio juostelė. Šalia pjūvio esantis anodizavimas taip pat gali šiek tiek nuspalvėti dėl šilumos.

4. Kaip gauti tikslią kainos pasiūlymą dėl lazeriu pjaustomų aliuminio detalių?

Pateikite tiekėjui keturis pagrindinius duomenis: savo medžiagos rūšį ir storį (pvz., 6061-T6, 3 mm), švarų DXF arba DWG vektorinį failą, užsakomą kiekį bei bet kokius papildomus apdorojimo poreikius, tokius kaip gludinimas ar anodizavimas.

Praktinė pastaba: nurodyti parametrai grindžiami mūsų patirtimi su tam tikru IPG pluoštiniu lazeriu. Jūsų tikslieji nustatymai gali skirtis priklausomai nuo įrenginio, medžiagos partijos ir aplinkos. Visada atlikite bandomąjį pjaustymą, kad galutinai nustatytumėte gamybos parametrus.