Laser Cutting Aluminum Parts: Ang Kumpletong Gawain sa Pagkakuha ng Malinis na Pinakamahusay na Pagputol

Kung naghahanap ka ng paraan para i-cut ang mga bahagi ng aluminum gamit ang laser, malamang na nakaranas ka na ng mapanghamak na hadlang. Ang mataas na pagkakalat at thermal conductivity ng aluminum ay nagdudulot ng matinding kahirapan. Higit sa sampung taon ko nang ginugol sa aming shop habang pinangangasiwaan ang libu-libong proyekto, mula sa manipis na electronic enclosures hanggang sa makapal na heat sinks. Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang bahaging may dross-covered na gilid at isang malinis, handang gamitin na komponent ay nakabase sa ilang mahahalagang, naipakitang prinsipyo sa shop. Gagabayin ka ng gabay na ito kung paano eksaktong makakamit ang perpektong pagputol.

Bakit Binago ng Fiber Laser ang Paggamit sa Pagputol ng Aluminum

Tayo'y maginoo: kung sinusubukan mong putulin ang aluminum gamit ang tradisyonal na CO2 laser, lumalaban ka sa isang napakahirap na laban. Ang 10.6-micron na wavelength ng CO2 laser ay karamihan ay nababalik sa ibabaw ng aluminum, na nagdudulot ng sobrang init, malalapad na kerfs, at mahinang kalidad ng gilid.

Ang nagbago ay ang 1-micron wavelength na fiber laser. Ang mas maikling wavelength nito ay mas epektibong naa-absorb ng aluminum. Ang paglipat ng aming shop mula sa 4kW CO2 patungo sa 3kW fiber laser ay nagresulta sa 65% na pagbawas sa oras ng pagputol at halos hindi na nabubuo ang edge dross sa mga sheet na hanggang 8mm kapal. Para sa aluminum, kailangan mo ng fiber laser.

Pagmamay-ari ng mga Parameter: Isang Setup na Sinubok sa Shop-Floor

Ang tagumpay sa pagputol ng aluminum gamit ang laser ay isang eksaktong agham. Narito ang aming karaniwang pamamaraan para sa mga karaniwang ikinakaltas na grado tulad ng 5052 at 6061 na aluminum.

Ang Mahahalagang Tatlo: Gas, Nozzle, at Focus

Una, palaging gumamit ng mataas na purity na nitrogen (99.99% o mas mataas) bilang iyong assist gas, huwag gumamit ng oxygen. Ang oxygen ay nagdudulot ng magaspang at oxidized na gilid, samantalang ang nitrogen ay nagbubunga ng malinis at walang oxide na gilid. Napakahalaga ng pressure—para sa 3kW laser na nagkakaltas ng 3mm aluminum, tumatakbo kami sa humigit-kumulang 16-18 Bar. Ang hindi sapat na pressure ay nagtatapon ng recast material sa ilalim na gilid.

Pangalawa, mahalaga ang pagpili ng nozzle. Gamit ang isang mataas na kalidad na single-piece nozzle na may sukat ng diyametro na nakakatugon sa kapal ng iyong materyales, tulad ng 2.0mm o 2.5mm na nozzle. Ang lumang o mababang kalidad na nozzle ay nagdudulot ng turbulensya sa gas na sumisira sa kalidad ng gilid.

Pangatlo, itakda nang tama ang focal point. Para sa aluminum, karaniwang itinatakda namin ito bahagyang nasa ilalim ng ibabaw ng materyales—humigit-kumulang -0.5mm hanggang -1mm para sa 3mm na sheet. Nililikha nito ang mas masikip at mas malakas na sinag sa ilalim ng kerf upang makatulong sa pag-alis ng natunaw na materyales.

Mga Tunay na Parameter sa Pagputol

Ito ang aming mga panimulang parameter, na minura nang detalyado sa loob ng aming pasilidad. Lagyan palaging muna ng test cut bago magpatuloy.

Para sa 1mm kapal na 5052-H32 aluminum, gumagamit kami ng bilis na 30 metro kada minuto, 1.5mm na nozzle, presyon ng nitrogen sa 14 Bar, at lakas ng laser na humigit-kumulang 1.8kW. Karaniwang nagbubunga ito ng salamin-mulus na gilid, halos walang dross.

Para sa 3mm kapal na 6061-T6 aluminum, binabagal namin ang bilis papunta sa humigit-kumulang 10 metro kada minuto. Ginagamit namin ang 2.0mm nozzle, itinaas ang presyon ng nitrogen sa 16 Bar, at gumagamit ng mas mataas na laser power na mga 2.7kW. Ang resulta ay isang makinis na gilid na may pinakagawi-gawing dross.

Para sa 6mm kapal na 5052-H32, nagtutupi kami nang humigit-kumulang 4.2 metro kada minuto gamit ang 2.5mm nozzle, 18 Bar na presyon, at buong 3.0kW na lakas. Makakakuha ka ng bahagyang may texture na gilid na may ilang dross na maaalis sa pamamagitan ng mekanikal.

Para sa 8mm kapal na 6061-T6, lalong binabagal pa namin—mga 2.0 metro kada minuto—gamit ang 2.5mm nozzle, 20 Bar na presyon, at 3.0kW na lakas. Inaasahan ang may texture na gilid na malamang mangangailangan ng magaan na deburring.

Pangunahing Kaalaman: Laging i-tupi ang 6061-T6 nang mas mabagal kaysa 5052. Mas mataas ang nilalamang silicon nito, kaya't lalong makapal ang itsura nito kapag natunaw, na nangangailangan ng mas mabagal na bilis para sa malinis na pag-alis ng materyal.

Paano Ihahambing ang Laser Cutting sa Iba Pang Paraan

Kailan dapat gumamit ng laser cutting, at kailan pipiliin ang ibang proseso?

Para sa mga prototipo at maliit na dami ng hawak na may kumplikadong 2D hugis sa aluminum sheet, ang fiber laser cutting ang pinakamahusay na pagpipilian. Ito ay nag-aalok ng pinakamabilis na setup—mula sa digital file hanggang bahagi sa ilang minuto—na may mahusay na kalidad ng gilid na nangangailangan lamang ng kaunting karagdagang proseso. Pinakaepektibo ito para sa kapal na hanggang sa mahigit 12-15mm.

Ang CNC routing o milling ay kayang gamitin sa anumang kapal at nagbibigay ng napakahusay na kalidad ng gilid, bagaman may mga nakikitang bakas ng tool. Mas mabagal ang setup time at mas mataas ang gastos para sa manipis na sheet dahil sa pangangailangan ng fixturing. Hindi ito angkop para sa mga detalyadong 2D profile sa manipis na materyales.

Ang waterjet cutting ay kayang gamitin sa anumang kapal nang walang limitasyon sa init, na nagbubunga ng magandang ngunit matte-textured na ibabaw na may bahagyang taper. Katamtaman ang bilis ng setup, ngunit patuloy na dumarami ang gastos sa abrasive, at mas mabagal ito kaysa laser para sa manipis na materyales.

Ang stamp o die cutting ay posible lamang para sa mas malaking produksyon—mga 10,000+ na bahagi. Mayroon itong napakataas na gastos at oras sa pag-setup ngunit nakagagawa ng magagandang gilid, bagaman medyo may dumi, nang mabilis at epektibo sa mataas na dami para sa manipis na sheet na nasa ilalim ng 3mm.

Malinaw ang hatol: para sa prototyping, mababa hanggang katamtamang dami, at mga kumplikadong 2D hugis sa aluminum sheet, ang fiber laser cutting ang nagbibigay ng pinakamahusay na kombinasyon ng bilis, tumpak na dimensyon, at murang gastos.

Paglutas sa Karaniwang Problema at Mga Pain Point

Narito ang mga solusyon sa mga pinakakaraniwang isyu na aming natukoy sa aming shop.

Kung ang iyong mga gilid ng putol ay puno ng matigas at mapanghi na dross na hindi maalis, ang posibleng sanhi ay hindi sapat na presyon ng assist gas o maruming nitrogen. Palakihin ang presyon ng nitrogen ng 2-3 Bar at tiyakin na gumagamit ka ng "laser-grade" nitrogen na may 99.99% na kapurian.

Kung patuloy na nagkakamali ang laser head o nakakakuha ka ng hindi pare-parehong pagputol, malamang na nakakaranas ka ng back-reflection mula sa makintab na ibabaw ng aluminum. Mag-apply ng magaan na patong ng marking fluid na kaya ng laser sa sheet—ito ay malaki ang nagpapataas ng pagsipsip ng sinag, pinapatatag ang pagputol, at pinoprotektahan ang iyong kagamitan. Madaling mapapalis ito pagkatapos ng pagputol.

Kung may pagbabago sa kulay ang mga gilid o may kapansin-pansing heat-affected zone, marahil masyadong mabagal ang bilis mo o masyadong mataas ang lakas, na nagdudulot ng labis na init sa materyal. I-optimize para sa pinakamataas na bilis na nagbibigay pa rin ng malinis na pagputol. Ang mas mabilis na 'malamig' na pagputol ay minimimina ang epekto ng init, na lalo pang mahalaga kung balak mong i-anodize ang mga bahagi.

Pagproseso Pagkatapos & Pagpapatapos

Ang isang bahaging pinutol ng laser ay bihira nang huling hakbang. Narito ang karaniwang susunod.

Una, ang deburring: Kahit ang isang maayos na pagputol ay maaaring may micro-burr. Ang mabilis na paggamit ng fine-grit na sanding pad o vibratory deburring machine ay ganap na naglilinis nito.

Para sa pagwawakas ng ibabaw, ang mga gilid na pinutol ng laser ay maaaring magkaroon ng magandang brushed o polished na pagwawakas. Ang bead blasting bago anodize ay nagbubunga ng partikular na pare-parehong hitsura.

Pinakamahalaga, kung balak mong i-anodize ang iyong mga bahagi: ang gilid na pinutol ng laser ay may manipis, amorphous na oxide layer na maaaring makapagdulot ng hindi magandang hitsura sa anodizing. Tiyaking tukuyin na dapat linisin nang kemikal o bahagyang etch ang mga gilid bago anodize—isang mahalagang hakbang na madalas nilalampasan ng maraming shop.

Mga Katanungan at Sagot: Mga Mabilis na Kasagutan sa Iyong Nangungunang Tanong

1. Ano ang maximum na kapal para sa laser cutting ng aluminum?

Gamit ang modernong mataas na kapangyarihan na fiber laser (6kW-12kW), hanggang 25mm ang teknikal na posibilidad. Gayunpaman, para sa praktikal, walang dross na resulta na may magandang tolerances, inirerekomenda namin ang maximum na 12mm para sa 5052 at 10mm para sa 6061. Sa kabila ng mga kapal na ito, mas maaasahan na ang waterjet o milling.

2. Nakakaapekto ba ang laser cutting sa temper ng mga alloy ng aluminum tulad ng T6?

Oo, ngunit sa napakaliit na lugar lamang. Karaniwan ay 0.1-0.3mm ang lalim ng Heat-Affected Zone mula sa gilid ng putol. Para sa karamihan ng aplikasyon, hindi ito nakakaapekto sa bahagi. Kung ang gilid mismo ay mahalaga sa istruktura, maaaring alisin ang HAZ sa pamamagitan ng magaan na pag-machining.

3. Maaari bang i-laser cut ang anodized aluminum?

Oo, ngunit kailangan mag-ingat. Iba ang pag-absorb ng laser sa kulay na anodized layer, kaya dapat palaging gumawa muna ng test cut. Maaaring kailanganin ang pagbabago sa mga parameter, at makikita ang manipis na gilid ng hilaw na aluminum sa gilid ng putol. Ang anodizing malapit sa gilid ng putol ay maaari ring bahagyang magbago ng kulay dahil sa init.

4. Paano ako makakakuha ng tumpak na quote para sa mga bahaging aluminum na laser-cut?

Bigyan mo ang iyong supplier ng apat na mahahalagang impormasyon: ang grado at kapal ng iyong materyales (hal., 6061-T6, 3mm), isang malinis na DXF o DWG vector file, ang dami ng kailangan, at anumang karagdagang proseso tulad ng deburring o anodizing.

Praktikal na Tala: Ang mga parameter na nabanggit ay galing sa aming karanasan sa partikular na kagamitang IPG fiber laser. Maaaring kailanganin ng pagbabago ang iyong tiyak na mga setting batay sa iyong makina, batch ng materyal, at kapaligiran. Lagyan palaging ng test cut upang mapatibay ang iyong mga parameter sa produksyon.