Laserkapping av aluminiumsdeler: Den komplette guiden til å oppnå rene og nøyaktige kutt

Hvis du vurderer laserålskjaering av aluminiumsdeler, har du sannsynligvis støtt på et frustrerende hinder. Aluminiums høye refleksjon og varmeledningsevne gjør det kjent vanskelig. Jeg har brukt over ti år i vår verkstedbedrift med å overse tusenvis av prosjekter, fra tynne elektroniske kabinetter til tykke varmespreader. Forskjellen mellom en del med randforsøpling og en ren, klar-til-bruk komponent, kommer an på et fåtall kritiske, praktisk beviste prinsipper. Denne veiledningen viser deg nøyaktig hvordan du oppnår perfekte skjæringer.

Hvorfor fiberlaser revolusjonerte aluminiumsskjæring

La oss være klare: hvis du prøver å skjære aluminium med en tradisjonell CO2-laser, kjemper du mot strømmen. Den 10,6-mikrometer bølgelengden til en CO2-laser reflekteres stort sett av aluminiumsoverflaten, noe som fører til overdreven varme, breie skjæregninger og dårlig kantkvalitet.

Spillervinneren er 1-mikron bølgelengde fiberlaser. Den kortere bølgelengden absorberes mye mer effektivt av aluminium. Vårt verksted gikk fra en 4 kW CO2- til en 3 kW fiberlaser, noe som førte til en reduksjon i skjæretid på 65 % og nesten fullstendig eliminerte kantdross på plater opp til 8 mm tykkelse. For aluminium trenger du en fiberlaser.

Mestring av parametrene: En praktisk testet oppsettprosedyre

Suksess i laserskjæring av aluminium er en nøyaktig vitenskap. Her er vår standardprosedyre for vanlig skjærte kvaliteter som 5052 og 6061 aluminium.

Den kritiske trioen: Gass, dysse og fokus

Først og fremst må du alltid bruke nitrogengass med høy renhet (99,99 % eller høyere) som hjelpegass, aldri oksygen. Oksygen gir en ru, oksidert kant, mens nitrogen gir et rent, oksidfritt skjær. Trykket er kritisk – for en 3 kW laser som skjærer 3 mm aluminium, kjører vi på ca. 16–18 bar. For lavt trykk etterlater omgutt materiale på nedre kant.

For det andre er dyseseleksjon viktig. Bruk en høykvalitets, helstøpt dys med en diameter som er optimalisert for materialets tykkelse, for eksempel en 2,0 mm eller 2,5 mm dys. En slitt eller dårlig kvalitetssikret dys forårsaker gassvirvel som ødelegger kantkvaliteten.

For det tredje må fokuspunktet stilles inn korrekt. For aluminium setter vi vanligvis fokuset litt under overflaten – omtrent -0,5 mm til -1 mm for et 3 mm plater. Dette skaper en strammere og mer energirik laserstråle ved bunnen av skjæreggen, noe som hjelper til med å blåse ut smeltet materiale.

Praktiske skjæreparametre

Dette er våre startparametre, fininnstilt internt. Utfør alltid en prøveskjæring først.

For 1 mm tykt 5052-H32 aluminium bruker vi en skjærehastighet på 30 meter per minutt, en 1,5 mm dys, nitrogentrykk på 14 bar og laser-effekt på ca. 1,8 kW. Dette gir vanligvis en speilglatt kant med nesten ingen dross.

For 3 mm tykt 6061-T6 aluminium senker vi farten til omtrent 10 meter per minutt. Vi bruker en 2,0 mm dys, øker nitrogentrykket til 16 bar og benytter høyere laser-effekt på ca. 2,7 kW. Resultatet er en jevn kant med minimalt med dross.

For 6 mm tykt 5052-H32 skjærer vi med ca. 4,2 meter per minutt med en 2,5 mm dys, 18 bar trykk og full effekt på 3,0 kW. Du får en litt strukturert kant med noe dross som kan fjernes mekanisk.

For 8 mm tykt 6061-T6 går vi enda saktere fram – ca. 2,0 meter per minutt – med en 2,5 mm dys, 20 bar trykk og 3,0 kW effekt. Forvent en strukturert kant som sannsynligvis krever lett avkanting.

Nøkkelpoeng: Skjær alltid 6061-T6 saktere enn 5052. Dets høyere silisiuminnhold gjør det mer viskøst i smeltet tilstand, noe som krever lavere hastighet for renskjæring.

Hvordan laser-skjæring sammenlignes med andre metoder

Når bør du bruke laserskjæring, og når bør du velge en annen prosess?

For prototyper og småserier med komplekse 2D-geometrier i aluminiumsplate er fiberlaser-skjæring det beste valget. Det tilbyr raskeste oppsett—fra digital fil til del på få minutter—med utmerket kantkvalitet som krever minimal etterbehandling. Det fungerer best for tykkelser opp til ca. 12–15 mm.

CNC-fresing eller -boring kan håndtere enhver tykkelse og gir svært god kantkvalitet, selv om verktøymerker er synlige. Det har tregere oppsettid og høyere kostnader for tynne plater på grunn av spenningskrav. Det er ikke ideelt for intrikate 2D-profiler i tynne materialer.

Vannstråleskjæring kan håndtere enhver tykkelse uten termiske begrensninger, og gir en god, men matt overflate med svak taper. Den har moderat oppfartshastighet, men de stadig pågående kostnadene for slipesand legger seg, og den er tregere enn laser for tynne materialer.

Embossing eller die-skjæring er bare lønnsomt for masseproduksjon—tenk 10 000+ deler. Det har ekstremt høye oppstartskostnader og lange gjennomløpstider, men produserer gode, selv om de er litt ru, kanter effektivt i store volumer for tynne plater under 3 mm.

Konklusjonen er klar: for prototyping, lave til mellomstore volumer og komplekse 2D-former i aluminiumsplate, gir fiberlaser-skjæring den beste kombinasjonen av hastighet, nøyaktighet og kostnadseffektivitet.

Løsing av vanlige problemer og smertepunkter

Her er løsninger på de mest vanlige problemene vi har diagnostisert i vår verksted.

Hvis kantene dine er dekket av hard, grusete slagg som ikke lar seg fjerne, er sannsynlig årsak utilstrekkelig trykk i assistgassen eller forurenset nitrogen. Øk nitrogentrykket med 2–3 bar og sørg for at du bruker "lasergradert" nitrogen med 99,99 % renhet.

Hvis laserhodet fortsetter å feile eller du får inkonsistente skjær, opplever du sannsynligvis tilbakerefleksjon fra det glinsende overflaten på aluminium. Påfør et tynt belegg av lasermerkevæske på platene – dette øker stråleabsorpsjonen betraktelig,stabiliserer skjæret og beskytter utstyret ditt. Det lar seg lett fjerne etter skjæring.

Hvis kantene er misfarget eller har en synlig varmepåvirket sone, er sannsynligvis hastigheten for lav eller effekten for høy, noe som fører til for mye varme i materialet. Optimer for den høyeste hastigheten som fremdeles gir et rent skjær. Et raskere, "kjøligere" skjær minimerer varmepåvirkning, noe som er spesielt viktig hvis du planlegger å anodisere delene.

Eterbehandling & Fullføring

Et laser-skåret del er sjelden det endelige steget. Dette er vanligvis hva som kommer deretter.

Først, fjerning av spikkel: Selv et godt skjær kan ha en mikro-spikkel. En rask behandling med en fintkornet slipeskive eller en vibrasjonsbasert avspiklingsmaskin rengjør den perfekt.

For overflatebehandling tar laserkuttede kanter godt imot sløvpolerte eller polerte overflater. Sandblåsing før anodisering gir et spesielt jevnt utseende.

Det viktigste er at hvis du planlegger å anodisere delene dine: laserkuttede kanter har et tynn, amorft oksidlag som kan forstyrre anodiseringen og føre til flekkete utseende. Spesifiser alltid at kantene må rengjøres kjemisk eller lettes etses før anodisering – et kritisk steg som mange verksteder overser.

Ofte stilte spørsmål: Rask svar på dine viktigste spørsmål

1. Hva er maksimale tykkelsen for laserkutting av aluminium?

Med moderne høyeffekts fiberlaser (6 kW–12 kW) er det teknisk mulig å kutte opp til 25 mm. Men for praktiske, dråpefrie resultater med gode toleranser, anbefaler vi maksimalt 12 mm for 5052 og 10 mm for 6061. Utenfor disse tykkelsene blir vannstråle- eller fresemetoder mer pålitelige.

2. Påvirker laserkutting herdetilstanden i aluminiumslegeringer som T6?

Ja, men på en svært lokalisert måte. Varmepåvirket sone er typisk bare 0,1–0,3 mm dyp fra kantkanten. For de fleste applikasjoner kompromitterer dette ikke delen. Hvis kanten i seg selv er strukturelt kritisk, kan en lett maskinbearbeidingsoperasjon fjerne HAZ.

3. Kan du skjære anodisert aluminium med laser?

Ja, men med forsiktighet. Den fargede anodiserte laget absorberer laseren annerledes, så gjør alltid en prøveskjæring først. Du må kanskje justere parameterne dine, og kantkanten vil vise et tynt stripe med råt aluminium. Anodiseringen nær skjærekanten kan også endre farge litt på grunn av varmen.

4. Hvordan får jeg et nøyaktig tilbud for laser-skårne aluminiumsdeler?

Gi leverandøren din fire nøkkelpunkter: materiellkvalitet og tykkelse (f.eks. 6061-T6, 3 mm), en ren DXF- eller DWG-vektorfil, antall enheter og eventuelle behov for etterbehandling som avskjæring eller anodisering.

Praktisk merknad: Parametrene som nevnes, kommer fra vår erfaring med spesifikk IPG-fiberlaserutstyr. Dine nøyaktige innstillinger kan måtte justeres basert på din maskin, materialeparti og miljø. Utfør alltid prøveskjæring for å fastsette dine produksjonsparametre.