Ласерско резање алуминијумских делова: Комплетан водич за добијање чистих и прецизних резова

Ако размишљате о ласерском исецању алуминијумских делова, вероватно сте наишли на фрустрирајући проблем. Висока рефлективност и топлотна проводљивост алуминијума чине га познато деликатним за обраду. Провео сам више од деценије у пословници надгледајући хиљаде пројеката, од танких кућишта за електронику до дебелих радијатора. Разлика између дела са ивицама прекривеним капима расплесаног материјала и чистог, спремног за употребу компонента своди се на неколико кључних, проверених принципа у пракси. Овај водич ће вас детаљно провести кроз тачне кораке како бисте постигли савршен рез.

Зашто су фибер ласери револуционирали резање алуминијума

Будимо јасни: ако покушавате да исецете алуминијум традиционалним CO2 ласером, борите се у неповољном положају. Таласна дужина CO2 ласера од 10,6 микрометара у великој мери се рефлектује од површине алуминијума, што доводи до превелике топлоте, широких резова и лоше квалитет ивица.

Револуција је 1-микронски фибер ласер. Његова краћа таласна дужина се много ефикасније апсорбује код алуминијума. Прелазак нашег радника са 4kW CO2 на 3kW фибер ласер резултирао је смањењем времена резања за 65% и скоро потпуним уклањањем гребена на ивицама код плоча до 8mm дебљине. Код алуминијума, потребан вам је фибер ласер.

Овладавање параметрима: Подешавање испитано на радном месту

Успех у ласерском резању алуминијума је прецизна наука. Ово је наш стандардни поступак за често резане класе као што су 5052 и 6061 алуминијум.

Кључна тројица: гас, млазница и фокус

Прво, увек користите високочист нитроген (99,99% или више) као помоћни гас, никад кисеоник. Кисеоник ствара храпав, оксидован руб, док нитроген производи чист, без оксида. Притисак је критичан — за 3kW ласер који реже 3mm алуминијум, радимо на отприлике 16–18 бара. Недовољан притисак оставља прерађени материјал на доњој ивици.

Drugo, važan je izbor mlaznice. Koristite visokokvalitetnu, jednodelnu mlaznicu čiji je prečnik optimizovan za debljinu materijala, npr. mlaznicu od 2,0 mm ili 2,5 mm. Istrošena ili lošeg kvaliteta mlaznica uzrokuje turbulentno strujanje gasa što pokvari kvalitet ivice.

Treće, pravilno podesite fokusnu tačku. Za aluminijum, obično je postavljamo malo ispod površine materijala — oko -0,5 mm do -1 mm za lim debljine 3 mm. Ovo stvara uži i energičniji snop na dnu reza kako bi olakšalo uklanjanje rastopljenog materijala.

Stvarni parametri rezanja

Ovo su naši početni parametri, fino podešeni u našim uslovima. Uvek prvo izvršite probni rez.

Za 5052-H32 aluminijum debljine 1 mm koristimo brzinu rezanja od 30 metara u minuti, mlaznicu od 1,5 mm, pritisak azota od 14 bara i snagu lasera oko 1,8 kW. Ovo obično daje ogledalski glatku, skoro bez ikakvih ostataka na ivici.

За алуминијум дебљине 3mm, 6061-T6, успоравамо на око 10 метара у минути. Користимо сопло од 2,0mm, повећавамо притисак азота на 16 бара и користимо већу ласерску снагу од око 2,7kW. Резултат је глатки руб са минималним остацима топљеног материјала.

За 5052-H32 дебљине 6mm, сечемо са брзином од приближно 4,2 метра у минути, користећи сопло од 2,5mm, притисак од 18 бара и максималну снагу од 3,0kW. Добићете благо текстурисани руб са незнатним количинама механички уклањивих остataka.

За 6061-T6 дебљине 8mm, сечемо још спорије — око 2,0 метра у минути — са соплом од 2,5mm, притиском од 20 бара и снагом од 3,0kW. Очекујте текстурисани руб који ће вероватно захтевати лако склањање ивица.

Кључни увид: Увек сеците 6061-T6 спорије него 5052. Већи садржај силицијума чини га више вискозним у течном стању, због чега су потребне спорије брзине ради чишћења материјала.

Како се ласерско сечање пореди са другим методама

Када треба да користите ласерско сечање, а када треба да изаберете неки други процес?

За прототипе и серије малог капацитета са комплексним 2D геометријама у алуминијумским лимовима, исецање влакнастим ласером је најбољи избор. Омогућава најбрже подешавање — од дигиталне датотеке до дела за неколико минута — са одличном квалитетом ивица која захтева минималну завршну обраду. Најбоље функционише за дебљине до око 12–15 мм.

CNC фрезирање може да обради било коју дебљину и пружа веома добар квалитет ивица, иако су видљиви трагови алатка. Подешавање траје дуже, а трошкови су виши за танке лимове због захтева за причвршћивањем. Није погодно за замршена 2D профила у танким материјалима.

Исецање воденим млазом може да обради било коју дебљину без термичких ограничења, стварајући добру, али мат површину са благим нагибом. Брзина подешавања је умерена, али трошкови абразива се накупљају, а за танке материјале је спорије од ласера.

Klimovanje ili sečenje ploča je isplativo samo kod masovne proizvodnje — zamislite 10.000+ delova. Ima izuzetno visoke troškove postavljanja i vremenske razmake, ali efikasno proizvodi dobre, mada blago nazubljene ivice, u velikim količinama za tanke limove debljine ispod 3 mm.

Zaključak je jasan: za prototipove, male do srednje količine i složene 2D oblike u aluminijumskim limovima, sečenje fibra laserom nudi najbolju kombinaciju brzine, preciznosti i ekonomičnosti.

Rešavanje uobičajenih problema i bolnih tačaka

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

Ako su ivice sečenja prekrivene tvrdim, grubim ostacima (dross) koje je nemoguće ukloniti, verovatni uzrok je nedovoljni pritisak pomoćnog gasa ili zagađeni azot. Povećajte pritisak azota za 2-3 bara i osigurajte da koristite azot „za laser“ čistoće 99,99%.

Ако ласерска глава настави да греши или добијате неповезане резове, вероватно доживљавате рефлексију зрака са блеставе површине алуминијума. Нанесите танки слој ознаке течности која се може обрадити ласером на плочу — ово значајно повећава апсорпцију зрака, стабилизује рез и штити вашу опрему. Лако се испере након резања.

Ако су ивице обојене или имају приметну зону под утицајем топлоте, вероватно је брзина превише спора или јачина прекорака, што доводи до превелике топлоте у материјалу. Оптимизујте за максималну брзину која и даље производи чист рез. Бржи, „хладнији“ рез минимизира ефекте топлоте, што је посебно важно ако планирате анодизацију делова.

Poštavanje & Završna obrada

Ласерски исечен део ретко је коначан корак. Ево шта обично следи.

Прво, уклоните оштрице: Чак и добар рез може имати микроскопску оштрицу. Брзо пролажење финоструктурном гумицом или вибрационом машином за уклањање оштрица га савршено очисти.

За завршну обраду површине, ивице исечене ласером добро примијају четкиране или полиране финалне обраде. Пескарење пре анодизације ствара посебно једнолик изглед.

Најважније, ако планирате анодизацију делова: ивица исечена ласером има танки, аморфни оксидни слој који може ометати анодизацију, изазивајући неравномерност у изгледу. Увек наведите да ивице морају бити хемијски очишћене или благо етковане пре анодизације — кључни корак који многе раднице занемарују.

Често постављана питања: Брзи одговори на ваша најчешћа питања

1. Која је максимална дебљина за ласерско сецкање алуминијума?

Савременим високоснажним фибер ласерима (6kW-12kW), сецкање до 25mm је технички могуће. Међутим, због практичних, безгротоцих резултата са добром тачношћу, препоручујемо максимално 12mm за 5052 и 10mm за 6061. Испред тих дебљина, водострујно сецкање или фрезовање су поуздана алтернатива.

2. Да ли ласерско сецкање утиче на жилавост алуминијумских легура као што је T6?

Да, али веома локализовано. Зона термичког утицаја обично је дубока само 0,1–0,3 мм од ивице реза. За већину примене, ово не угрожава део. Ако је сама ивица структурно критична, лагани фрезовани пролаз може уклонити ЗТУ.

3. Можете ли да исечете анодизовани алуминијум ласером?

Да, али са опрезом. Обојени анодизовани слој по другачије апсорбује ласер, па увек прво направите пробни рез. Можда ћете морати да прилагодите параметре, а на ивици реза биће видљива трака сивог алуминијума. Анодизација у близини реза такође може бледо да промени боју због топлоте.

4. Како да добијем тачну понуду за делове од алуминијума исечене ласером?

Доставите продавцу четири кључна податка: тип и дебљину материјала (нпр. 6061-Т6, 3 мм), чист векторски фајл у DXF или DWG формату, количину и било какве потребе након обраде, као што су уклањање оштрица или анодизација.

Практична напомена: параметри су засновани на нашем искуству са одређеном IPG оптичким ласер опремом. Ваши тачни подешавања могу захтевати прилагођавање у зависности од ваше машине, серије материјала и околине. Увек изводите тестне резове како бисте финализовали параметре производње.