Bahagian Aluminium Pemotongan Laser: Panduan Lengkap untuk Mendapatkan Potongan yang Bersih dan Tepat

Jika anda sedang mempertimbangkan pemotongan laser untuk komponen aluminium, kemungkinan besar anda telah menghadapi halangan yang mengecewakan. Sifat reflektif tinggi dan konduktiviti haba aluminium membuatkan ia terkenal sukar dikendalikan. Saya telah lebih dari satu dekad bekerja di bengkel kami mengawasi ribuan projek, daripada enklosur elektronik nipis hingga sinki haba tebal. Perbezaan antara komponen dengan tepi yang dipenuhi dross dan komponen bersih yang sedia digunakan bergantung kepada beberapa prinsip penting yang telah terbukti di bengkel. Panduan ini akan membimbing anda langkah demi langkah untuk mencapai potongan yang sempurna.

Mengapa Laser Fiber Mengubahsuai Pemotongan Aluminium

Mari kita jelaskan: jika anda cuba memotong aluminium menggunakan laser CO2 tradisional, anda sedang menghadapi cabaran yang sukar. Panjang gelombang 10.6 mikron dari laser CO2 kebanyakannya dipantulkan oleh permukaan aluminium, menyebabkan haba berlebihan, kerf yang lebar, dan kualiti tepi yang rendah.

Penukar permainan adalah laser gentian berpanjang gelombang 1-mikron. Panjang gelombang yang lebih pendek ini diserap dengan jauh lebih cekap oleh aluminium. Peralihan bengkel kami dari CO2 4kW kepada laser gentian 3kW menghasilkan pengurangan sebanyak 65% dalam masa pemotongan dan hampir menghilangkan sisa tepi pada kepingan setebal sehingga 8mm. Untuk aluminium, anda memerlukan laser gentian.

Menguasai Parameter: Tetapan yang Telah Diuji di Lantai Bengkel

Kejayaan dalam pemotongan laser aluminium adalah satu sains yang tepat. Berikut adalah prosedur piawai kami untuk gred yang kerap dipotong seperti aluminium 5052 dan 6061.

Tiga Perkara Utama: Gas, Nozel, dan Fokus

Pertama, sentiasa gunakan nitrogen berketulenan tinggi (99.99% atau lebih tinggi) sebagai gas bantu, jangan gunakan oksigen. Oksigen menghasilkan tepi yang kasar dan teroksidasi, manakala nitrogen menghasilkan potongan yang bersih dan bebas oksida. Tekanan adalah kritikal—untuk laser 3kW yang memotong aluminium 3mm, kami menggunakan tekanan sekitar 16-18 Bar. Tekanan yang tidak mencukupi akan meninggalkan bahan lelehan semula pada tepi bawah.

Kedua, pemilihan muncung adalah penting. Gunakan muncung satu-pieces berkualiti tinggi dengan diameter yang dioptimumkan untuk ketebalan bahan anda, seperti muncung 2.0mm atau 2.5mm. Muncung yang haus atau berkualiti rendah akan menyebabkan kekacauan gas yang merosakkan kualiti tepi.

Ketiga, tetapkan titik fokus dengan betul. Untuk aluminium, kami biasanya menetapkannya sedikit di bawah permukaan bahan—sekitar -0.5mm hingga -1mm untuk kepingan 3mm. Ini menghasilkan alur yang lebih ketat dan berenergi tinggi di bahagian bawah kerf untuk membantu melontarkan bahan lebur.

Parameter Pemotongan Dunia Sebenar

Ini adalah parameter permulaan kami, yang telah diperhalusi secara dalaman. Sentiasa lakukan ujian pemotongan terlebih dahulu.

Untuk aluminium 5052-H32 setebal 1mm, kami menggunakan kelajuan pemotongan sebanyak 30 meter per minit, muncung 1.5mm, tekanan nitrogen pada 14 Bar, dan kuasa laser sekitar 1.8kW. Ini biasanya menghasilkan tepi yang licin seperti cermin dan hampir bebas daripada dross.

Untuk aluminium 6061-T6 setebal 3mm, kami mengurangkan kelajuan kepada kira-kira 10 meter per minit. Kami menggunakan nozel 2.0mm, meningkatkan tekanan nitrogen kepada 16 Bar, dan menggunakan kuasa laser yang lebih tinggi sekitar 2.7kW. Hasilnya adalah tepi yang licin dengan sisa dross yang minimum.

Untuk 5052-H32 setebal 6mm, kami memotong pada kelajuan kira-kira 4.2 meter per minit dengan nozel 2.5mm, tekanan 18 Bar, dan kuasa penuh 3.0kW. Anda akan mendapat tepi yang sedikit bertekstur dengan sisa dross yang boleh dibuang secara mekanikal.

Untuk 6061-T6 setebal 8mm, kami bergerak lebih perlahan—kira-kira 2.0 meter per minit—dengan nozel 2.5mm, tekanan 20 Bar, dan kuasa 3.0kW. Jangkakan tepi bertekstur yang kemungkinan besar memerlukan penanggulangan ringan.

Pandangan Utama: Sentiasa potong 6061-T6 lebih perlahan daripada 5052. Kandungan silikon yang lebih tinggi membuatnya lebih likat apabila cair, memerlukan kelajuan yang lebih perlahan untuk pelancaran bahan yang bersih.

Perbandingan Kaedah Pemotongan Laser dengan Kaedah Lain

Bilakah anda patut menggunakan pemotongan laser, dan bilakah anda harus memilih proses lain?

Untuk prototaip dan kelompok kecil dengan geometri 2D yang kompleks pada kepingan aluminium, pemotongan laser gentian adalah pilihan terbaik. Ia menawarkan persediaan paling pantas—daripada fail digital kepada komponen dalam beberapa minit—dengan kualiti tepi yang sangat baik yang memerlukan pengolahan susulan minimum. Ia paling sesuai untuk ketebalan sehingga kira-kira 12-15mm.

Pengekauan atau pengetaman CNC boleh mengendalikan sebarang ketebalan dan memberikan kualiti tepi yang sangat baik, walaupun terdapat kesan alat yang kelihatan. Ia mempunyai masa persediaan yang lebih perlahan dan kos yang lebih tinggi untuk kepingan nipis disebabkan oleh keperluan pengapit. Ia tidak ideal untuk profil 2D yang rumit dalam bahan nipis.

Pemotongan jet air boleh mengendalikan sebarang ketebalan tanpa had haba, menghasilkan permukaan yang baik tetapi bertekstur mat dengan sedikit kecondongan. Ia mempunyai kelajuan persediaan sederhana, tetapi kos abrasif berterusan meningkat, dan ia lebih perlahan daripada laser untuk bahan nipis.

Pemotongan dengan stempel atau acuan hanya sesuai untuk pengeluaran pukal—bayangkan 10,000+ komponen. Ia mempunyai kos persediaan dan tempoh awal yang sangat tinggi tetapi menghasilkan tepi yang baik, walaupun sedikit bergerigis, secara cekap pada jumlah tinggi untuk kepingan nipis di bawah 3mm.

Keputusannya jelas: untuk perintis, jumlah rendah hingga sederhana, dan bentuk 2D yang kompleks pada kepingan aluminium, pemotongan laser gentian memberikan gabungan terbaik dari segi kelajuan, ketepatan, dan keberkesanan kos.

Menyelesaikan Masalah dan Titik Kesakitan Lazim

Berikut adalah penyelesaian kepada isu-isu paling kerap yang telah kami kenal pasti di bengkel kami.

Jika tepi potongan anda ditutupi oleh dross yang keras dan kasar yang tidak boleh dibuang, punca yang berkemungkinan ialah tekanan gas bantu yang tidak mencukupi atau nitrogen yang tercemar. Tingkatkan tekanan nitrogen anda sebanyak 2-3 Bar dan pastikan anda menggunakan nitrogen gred laser dengan ketulenan 99.99%.

Jika kepala laser terus mengalami kegagalan atau anda mendapat potongan yang tidak konsisten, kemungkinan besar anda mengalami pantulan balik dari permukaan aluminium yang bermaya. Sapukan sedikit cecair penanda yang sesuai untuk laser pada helaian tersebut—ini secara ketara meningkatkan penyerapan alur sinar, menstabilkan potongan, dan melindungi peralatan anda. Cecair ini mudah dibasuh selepas proses pemotongan.

Jika tepi potongan berubah warna atau mempunyai zon yang terjejas haba yang ketara, kelajuan anda berkemungkinan terlalu perlahan atau kuasa terlalu tinggi, menyebabkan haba berlebihan dimasukkan ke dalam bahan. Optimakan kepada kelajuan maksimum yang masih menghasilkan potongan bersih. Potongan yang lebih cepat dan 'lebih sejuk' meminimumkan kesan haba, yang sangat penting jika anda merancang untuk menganodkan komponen tersebut.

Pemprosesan dan Penyelesaian Selepas Pengeluaran

Komponen yang dipotong dengan laser jarang sekali menjadi langkah akhir. Berikut adalah perkara yang biasanya dijalankan seterusnya.

Pertama, penyingkiran gigitan (deburring): Walaupun potongan yang baik mungkin masih mempunyai gigitan mikro. Satu sapuan cepat dengan pad penggilap halus atau mesin penyingkiran gigitan getaran akan membersihkannya dengan sempurna.

Untuk kemasan permukaan, tepi yang dipotong dengan laser sesuai dengan kemasan berusar atau digilap. Semburan butiran sebelum anodisasi menghasilkan rupa yang sangat seragam.

Yang paling penting, jika anda merancang untuk menganodisasi bahagian anda: tepi yang dipotong dengan laser mempunyai lapisan oksida nipis dan amorfus yang boleh mengganggu proses anodisasi, menyebabkan penampilan tidak sekata. Sentiasa nyatakan bahawa tepi mesti dibersihkan secara kimia atau dilarutkan perlahan sebelum anodisasi—langkah penting yang kerap diabaikan oleh kebanyakan bengkel.

FAQ: Jawapan Pantas kepada Soalan Utama Anda

1. Apakah ketebalan maksimum untuk memotong aluminium dengan laser?

Dengan laser gentian berkuasa tinggi moden (6kW-12kW), pemotongan sehingga 25mm adalah berkemungkinan secara teknikal. Walau bagaimanapun, untuk keputusan praktikal tanpa sisa dros dengan had toleransi yang baik, kami mencadangkan maksimum 12mm untuk 5052 dan 10mm untuk 6061. Melebihi ketebalan tersebut, jet air atau penggilangan menjadi lebih boleh dipercayai.

2. Adakah pemotongan laser memberi kesan kepada temper logam aloi aluminium seperti T6?

Ya, tetapi secara sangat setempat. Zon Terjejas Hablur biasanya hanya sedalam 0.1-0.3mm dari tepi potongan. Bagi kebanyakan aplikasi, ini tidak mengganggu komponen tersebut. Jika tepi itu sendiri adalah kritikal secara struktur, laluan mesinan ringan boleh mengalihkan ZTH.

3. Bolehkah anda memotong aluminium anodized dengan laser?

Ya, tetapi dengan berhati-hati. Lapisan anodized yang berwarna menyerap laser secara berbeza, jadi sentiasa buat ujian potongan terlebih dahulu. Anda mungkin perlu melaraskan parameter, dan tepi potongan akan mempamerkan jalur aluminium mentah. Anodizing berdekatan dengan kawasan potongan juga mungkin berubah warna sedikit akibat haba.

4. Bagaimanakah saya mendapatkan anggaran harga yang tepat untuk komponen aluminium yang dipotong dengan laser?

Berikan kepada pembekal anda empat maklumat utama: gred dan ketebalan bahan anda (contoh: 6061-T6, 3mm), fail vektor DXF atau DWG yang bersih, kuantiti pesanan, dan sebarang keperluan pascapemprosesan seperti penanggalian duri atau anodizing.

Nota Praktikal: Parameter yang disebutkan adalah berdasarkan pengalaman kami dengan peralatan laser serat IPG tertentu. Tetapan sebenar anda mungkin perlu dilaraskan mengikut mesin, kelompok bahan, dan persekitaran anda. Sentiasa jalankan ujian potongan untuk menetapkan parameter pengeluaran akhir.