Schneidprozess von Aluminium und Aluminiumlegierungen mit einer Faserlaser-Schneidemaschine

Faserlaser-Schneidemaschine kann Nichteisenmetalle, Aluminium und Aluminiumlegierungen verarbeiten

Nichteisenmetalle beziehen sich im Allgemeinen auf alle Metalle außer Eisen (und manchmal Mangan und Chrom) und auf Eisen basierende Legierungen. Aluminium und seine Legierungen sind ebenfalls Nichteisenmetalle. In der metallverarbeitenden Industrie sind Laserschneidmaschinen gängige Bearbeitungsgeräte. Faserlaser-Schneidemaschinen können Aluminium und seine Legierungen verarbeiten. Lassen Sie uns etwas über das Laserschneiden von Aluminium und Aluminiumlegierungen lernen.

Laserschneiden von Aluminium und seinen Legierungen:

Reines Aluminium ist aufgrund seines niedrigen Schmelzpunkts, seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und insbesondere seiner geringen Absorptionsrate für CO2-Laser schwieriger zu schneiden als Metalle auf Eisenbasis. Die Schnittgeschwindigkeit ist nicht nur langsam, sondern auch die Schnittunterkante neigt zum Anhaften von Schlacke und die Schnittfläche ist rau. Durch den Einschluss anderer Legierungselemente in Aluminiumlegierungen erhöht sich die Absorption von CO2 und Laserlicht im Festkörper, wodurch es bei etwas größerer Schnittdicke und -geschwindigkeit leichter zu schneiden ist als reines Aluminium. Derzeit werden beim Schneiden von Aluminium und seinen Legierungen normalerweise CO2-Laser, kontinuierliche Laser oder gepulste Laser verwendet.

CO2-Gas-Kontinuierliches Laserschneiden:

（1） Laserleistung.

Die zum Schneiden von Aluminium und seinen Legierungen erforderliche Laserleistung ist größer als die zum Schneiden von Eisenlegierungen erforderliche. Ein Laser mit einer Leistung von 1 kW kann industrielles Reinaluminium mit einer maximalen Dicke von etwa 2 Millimetern und Aluminiumlegierungsplatten mit einer maximalen Dicke von etwa 3 Millimetern schneiden. Ein Laser mit einer Leistung von 3 kW kann industrielles Reinaluminium mit einer maximalen Dicke von etwa 10 mm schneiden. Der Laser hat eine Leistung von 5,7 kw und kann industrielles Reinaluminium mit einer maximalen Dicke von etwa 12,7 mm und einer Schnittgeschwindigkeit von bis zu 80 cm/min schneiden.

(2) Art und Druck des Hilfsgases.

Beim Schneiden von Aluminium und seinen Legierungen haben die Art und der Druck der Hilfsgase einen erheblichen Einfluss auf die Schnittgeschwindigkeit, die Anhaftung von Schneidschlacke und die Rauheit der Schnittfläche.

Unter Verwendung von O2 als Hilfsgas wird der Schneidprozess von einer oxidativen exothermen Reaktion begleitet, was der Verbesserung der Schnittgeschwindigkeit zugute kommt. In der Kerbe wird jedoch Oxidschlacke mit hohem Schmelzpunkt und hoher Viskosität, Al2O3, gebildet. Wenn die Schlacke aufgrund ihres hohen Wärmeinhalts in den Einschnitt fließt, wird die gebildete Schnittfläche durch sekundäres Schmelzen dicker. Wenn andererseits die Schlacke auf den Boden des Schnitts ausgetragen wird, steigt die Viskosität aufgrund der Kühlung des Hilfsluftstroms und der Wärmeleitung des Werkstücks weiter an und die Fließfähigkeit wird schlecht, was oft klebrige Schlacke bildet auf der Unterseite des Werkstücks schwer abzuziehen. Dazu muss der Druck des Gases erhöht werden. Gleichzeitig ist die mit CO2 als Hilfsgas erzielte Schnittfläche relativ rau. Wenn sich die Schnittgeschwindigkeit der maximalen Schnittgeschwindigkeit nähert, wird die Rauhigkeit der Schnittfläche verbessert.

Mit N2 als Hilfsgas ist die Bohrbarkeit der Schlacke nicht sehr gut, da N2 während des Schneidvorgangs nicht mit dem Grundmetall reagiert, und selbst wenn sie am Boden des Schnitts hängt, ist sie leicht zu entfernen. Wenn der Gasdruck größer als 0,5 MPa ist, kann daher ein schlackenfreies Schneiden erhalten werden, aber die Schneidgeschwindigkeit ist niedriger als die des Hilfsgases. Im Gegenteil, der Zusammenhang zwischen Rauhigkeit und Umschlaggeschwindigkeit ist grundsätzlich linear. Je kleiner die Umschlagsgeschwindigkeit, desto kleiner die Rauhigkeit. Außerdem ist der Gehalt an Legierungselementen gering und die Rauhigkeit der Schnittfläche groß. Allerdings ist die Schnittflächenrauhigkeit von Aluminiumlegierungen mit hohem Legierungselementgehalt gering.

Beim Schneiden von Luftfahrt-Aluminiumlegierungen wird auch ein doppelter Hilfsluftstrom verwendet. Das heißt, die innere Düse emittiert Stickstoff und die äußere Düse emittiert einen Sauerstoffstrom, bei einem Gasdruck von 0,8 MPa kann eine Schnittfläche frei von Klebstoffrückständen erhalten werden.

(3) Schneidprozess und Parameter.

Die wichtigsten technischen Probleme beim kontinuierlichen CO2-Laserschneiden von Aluminium und Aluminiumlegierungen sind die Beseitigung von Schlackeneinschlüssen und die Verbesserung der Rauheit der Schnittfläche. Neben der Wahl des geeigneten Hilfsgases und der Schnittgeschwindigkeit können auch folgende Maßnahmen ergriffen werden, um eine Schlackenbildung zu verhindern.

1. Tragen Sie eine Schicht Antihaftmittel auf Graphitbasis auf die Rückseite der Aluminiumplatte auf.

Die zum Verpacken von Aluminiumlegierungsplatten verwendete Folie kann auch das Anhaften von Schlacke verhindern.

Tabelle 2-6 Referenzmaterialien für das CO 2 -Laserschneiden einer A1CuMgmn-Legierung.

Tabelle 2-7 CO 2 -Laserschneidparameter für Aluminiumlegierung, Aluminium-Zink-Kupfer-Legierung und Aluminium-Silizium-Legierung.