Părțile din aluminiu tăiate cu laser: Ghidul complet pentru obținerea unor tăieturi curate și precise

Dacă vă gândiți la tăierea aluminiului cu laser, probabil ați întâmpinat o piedică frustrantă. Reflectivitatea și conductivitatea termică ridicate ale aluminiului îl fac notoriu dificil de prelucrat. Am petrecut peste un deceniu în atelierul nostru supraveghind mii de proiecte, de la carcase electronice subțiri la radiatoare de căldură groase. Diferența dintre o piesă cu muchii acoperite de zgură și un component curat, gata de utilizare, constă în câteva principii esențiale, verificate practic în atelier. Acest ghid vă va arăta exact cum să obțineți tăieturi perfecte.

De ce fibrele laser au revoluționat tăierea aluminiului

Să fim clari: dacă încercați să tăiați aluminiu cu un laser CO2 tradițional, duceți o luptă grea. Lungimea de undă de 10,6 microni a unui laser CO2 este în mare parte reflectată de suprafața aluminiului, ceea ce duce la temperaturi excesive, crestături largi și o calitate slabă a marginilor.

Factorul revoluționar este laserul cu fibră de 1 micron. Lungimea sa de undă mai scurtă este absorbită mult mai eficient de aluminiu. Trecerea atelierului nostru de la un laser CO2 de 4kW la un laser cu fibră de 3kW a dus la o reducere cu 65% a timpului de tăiere și aproape eliminarea completă a dross-ului de pe margini pentru table până la 8 mm grosime. Pentru aluminiu, aveți nevoie de un laser cu fibră.

Stăpânirea Parametrilor: O Configurație Testată Pe Baza Atelierului

Reușita în tăierea cu laser a aluminiului este o știință precisă. Mai jos este procedura noastră standard pentru tipurile obișnuite de aluminiu, cum ar fi 5052 și 6061.

Trinitatea Critică: Gaz, Duza și Focus

În primul rând, utilizați întotdeauna azot de înaltă puritate (99,99% sau mai mare) ca gaz auxiliar, niciodată oxigen. Oxigenul creează o margine aspră și oxidată, în timp ce azotul produce o tăietură curată, fără oxizi. Presiunea este critică — pentru un laser de 3kW care taie aluminiu de 3 mm, lucrăm la aproximativ 16-18 Bar. O presiune insuficientă lasă material refuzat pe marginea inferioară.

În al doilea rând, alegerea duzei este importantă. Utilizați o duză de înaltă calitate, dintr-o singură bucată, cu un diametru optimizat pentru grosimea materialului dumneavoastră, cum ar fi o duză de 2,0 mm sau 2,5 mm. O duză uzată sau de calitate slabă provoacă turbulențe ale gazului care deteriorează calitatea marginii.

În al treilea rând, setați corect punctul focal. Pentru aluminiu, îl setăm în mod tipic ușor sub suprafața materialului — aproximativ -0,5 mm până la -1 mm pentru o foaie de 3 mm. Acest lucru creează un fascicul mai strâmt și mai energetic în partea inferioară a tăieturii, care ajută la evacuarea materialului topit.

Parametri reali de tăiere

Aceștia sunt parametrii noștri inițiali, fin reglați în interior. Efectuați întotdeauna mai întâi o tăiere de test.

Pentru aluminiu 5052-H32 cu grosimea de 1 mm, folosim o viteză de tăiere de 30 metri pe minut, o duză de 1,5 mm, presiunea azotului la 14 bari și puterea laserului de aproximativ 1,8 kW. Acest lucru oferă în mod obișnuit o margine netedă ca o oglindă, aproape fără dross.

Pentru aluminiu 6061-T6 de 3 mm grosime, reducem viteza la aproximativ 10 metri pe minut. Utilizăm un duz de 2,0 mm, creștem presiunea azotului la 16 Bar și folosim o putere mai mare a laserului, în jur de 2,7 kW. Rezultatul este o muchie netedă, cu dros minim.

Pentru 5052-H32 de 6 mm grosime, tăiem la aproximativ 4,2 metri pe minut cu un duz de 2,5 mm, presiune de 18 Bar și putere maximă de 3,0 kW. Veți obține o muchie ușor texturată, cu dros care poate fi îndepărtat mecanic.

Pentru 6061-T6 de 8 mm grosime, mergem și mai lent — aproximativ 2,0 metri pe minut — cu un duz de 2,5 mm, presiune de 20 Bar și putere de 3,0 kW. Așteptați o muchie texturată care probabil va necesita o debavurare ușoară.

Observație importantă: Tăiați întotdeauna 6061-T6 mai lent decât 5052. Conținutul său mai ridicat de siliciu îl face mai vâscos în stare topită, necesitând viteze mai lente pentru o evacuare curată a materialului.

Cum se compară tăierea cu laser cu alte metode

Când ar trebui să tăiați cu laser și când să alegeți un alt proces?

Pentru prototipuri și serii mici cu geometrii 2D complexe în foi de aluminiu, tăierea cu laser din fibră este cea mai bună opțiune. Oferă cea mai rapidă configurare — de la fișier digital la piesă în câteva minute — cu o calitate excelentă a marginilor, care necesită un post-procesare minimă. Funcționează cel mai bine pentru grosimi până la aproximativ 12-15 mm.

Rabotarea sau frezarea CNC poate prelucra orice grosime și oferă o calitate foarte bună a marginilor, deși vizibile urme ale sculei. Are timpi de configurare mai lenti și costuri mai mari pentru foi subțiri din cauza cerințelor de fixare. Nu este ideală pentru profile 2D intricate în materiale subțiri.

Tăierea cu jet de apă poate prelucra orice grosime, fără limitări termice, producând o suprafață bună, dar mată, cu ușoară conicitate. Are o viteză moderată de configurare, dar costul abrazivului se acumulează în timp, iar viteza este mai mică decât la laser pentru materiale subțiri.

Ștanțarea sau tăierea cu matrite este rentabilă doar pentru producția de masă — vorbim de peste 10.000 de piese. Are costuri și timpi de pregtire extrem de mari, dar produce eficient margini bune, deși ușor burate, la volume mari, pentru foi subțiri de sub 3 mm.

Concluzia este clară: pentru prototipare, volume mici și medii, precum și forme 2D complexe în foi de aluminiu, tăierea cu laser fibră oferă cea mai bună combinație de viteză, precizie și eficiență costuri.

Rezolvarea problemelor și punctelor critice frecvente

Iată soluțiile pentru cele mai frecvente probleme pe care le-am diagnosticat în atelierul nostru.

Dacă marginile tăiate sunt acoperite cu dros gros, abraziv, imposibil de îndepărtat, cauza probabilă este presiunea insuficientă a gazului de asistență sau azot contaminat. Măriți presiunea azotului cu 2-3 bari și asigurați-vă că utilizați azot de calitate „laser” cu o puritate de 99,99%.

Dacă capul laser continuă să creeze defecțiuni sau obțineți tăieturi nesigure, este probabil să întâmpinați reflexie inversă datorită suprafeței lucioase a aluminiului. Aplicați un strat ușor de fluid marcare aplicabil cu laserul pe tablă—acest lucru crește în mod semnificativ absorbția fascicolului, stabilizează tăierea și protejează echipamentul. Se spală ușor după tăiere.

Dacă marginile sunt decolorate sau prezintă o zonă afectată termic vizibilă, viteza este probabil prea scăzută sau puterea prea mare, ceea ce introduce o cantitate excesivă de căldură în material. Optimizați pentru viteza maximă care produce totuși o tăiere curată. O tăiere mai rapidă, „mai rece”, minimizează efectele termice, ceea ce este deosebit de important dacă intenționați să anodizați piesele.

Prelucrări Posteriore și Finalizare

O piesă tăiată cu laser este rar pasul final. Iată ce urmează de obicei.

În primul rând, debavurarea: chiar și o tăiere bună poate avea un micro-bavură. O trecere rapidă cu o pană de șlefuire fină sau cu o mașină de debavurat prin vibrație o curăță perfect.

Pentru finisarea suprafeței, marginile tăiate cu laser aderă bine la finisări mat sau lucioase. Sablarea cu nisip înainte de anodizare creează o înfățișare deosebit de uniformă.

Cel mai important, dacă intenționați să anodizați piesele: marginea tăiată cu laser are un strat subțire de oxid amorfa care poate interfera cu anodizarea, provocând aspectul neuniform. Trebuie întotdeauna specificat că marginile trebuie curățate chimic sau ușor decapate înainte de anodizare — un pas esențial pe care mulți furnizori îl ignoră.

Întrebări frecvente: Răspunsuri rapide la principalele tale întrebări

1. Care este grosimea maximă pentru tăierea cu laser a aluminiului?

Cu laserele moderne cu fibră de înaltă putere (6kW-12kW), teoretic este posibilă tăierea până la 25 mm. Totuși, pentru rezultate practice, fără bavură și cu toleranțe bune, recomandăm o grosime maximă de 12 mm pentru 5052 și de 10 mm pentru 6061. Dincolo de aceste grosimi, jetul de apă sau frezarea devin soluții mai fiabile.

2. Afectează tăierea cu laser starea de tratament termic a aliajelor de aluminiu precum T6?

Da, dar într-un mod foarte localizat. Zona afectată termic este de obicei adâncă doar 0,1–0,3 mm de la marginea tăieturii. În majoritatea aplicațiilor, acest lucru nu compromite piesa. Dacă marginea în sine este critică din punct de vedere structural, o trecere ușoară la prelucrare poate elimina ZAT.

3. Se poate tăia cu laser aluminiu anodizat?

Da, dar cu precauție. Stratul anodizat colorat absoarbe laserul diferit, așa că întotdeauna faceți mai întâi o tăiere de test. Este posibil să trebuiască să vă ajustați parametrii, iar marginea tăieturii va arăta o fâșie de aluminiu brut. Anodizarea din apropierea tăieturii se poate decolora ușor din cauza căldurii.

4. Cum obțin o ofertă precisă pentru piese din aluminiu tăiate cu laser?

Furnizați furnizorului dumneavoastră patru informații esențiale: tipul și grosimea materialului (de exemplu, 6061-T6, 3 mm), un fișier vectorial curat DXF sau DWG, cantitatea necesară și orice cerințe de post-procesare, cum ar fi debavurarea sau anodizarea.

Notă practică: Parametrii menționați provin din experiența noastră cu echipamentele IPG de laser cu fibră. Setările dvs. exacte ar putea necesita ajustări în funcție de mașina, lotul de material și mediul dvs. Efectuați întotdeauna tăieri de test pentru a finaliza parametrii de producție.