ขั้นตอนการตัดอลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์ด้วยเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์

เครื่องตัดเลเซอร์ใยแก้วนำแสงสามารถประมวลผลโลหะอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมที่ไม่ใช่เหล็ก

โลหะที่ไม่ใช่เหล็กโดยทั่วไปหมายถึงโลหะทั้งหมดยกเว้นเหล็ก (และบางครั้งแมงกานีสและโครเมียม) และโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบ อะลูมิเนียมและโลหะผสมยังเป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็กอีกด้วย ในอุตสาหกรรมแปรรูปโลหะ เครื่องตัดเลเซอร์เป็นอุปกรณ์แปรรูปทั่วไป เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์สามารถแปรรูปอะลูมิเนียมและโลหะผสมได้ มาเรียนรู้เกี่ยวกับการตัดเลเซอร์ของอะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมอัลลอยกันเถอะ

การตัดอลูมิเนียมและโลหะผสมด้วยเลเซอร์:

อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ตัดได้ยากกว่าโลหะที่ทำจากเหล็ก เนื่องจากจุดหลอมเหลวต่ำ การนำความร้อนสูง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตราการดูดซับที่ต่ำสำหรับเลเซอร์ CO2 ไม่เพียงแต่ความเร็วตัดจะช้าเท่านั้น แต่ขอบล่างของการตัดยังมีแนวโน้มที่จะเกาะติดของตะกรันและพื้นผิวการตัดจะขรุขระอีกด้วย เนื่องจากการรวมองค์ประกอบโลหะผสมอื่น ๆ ในโลหะผสมอลูมิเนียม การดูดซับของ CO2 และแสงเลเซอร์จะเพิ่มขึ้นในสถานะของแข็ง ทำให้สามารถตัดได้ง่ายกว่าอลูมิเนียมบริสุทธิ์ โดยมีความหนาและความเร็วในการตัดมากกว่าเล็กน้อย ปัจจุบัน การตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสมมักใช้เลเซอร์ CO2 เลเซอร์ต่อเนื่อง หรือเลเซอร์พัลซิ่ง

การตัดด้วยเลเซอร์แบบต่อเนื่องด้วยก๊าซ CO2:

（1） พลังงานเลเซอร์

กำลังเลเซอร์ที่จำเป็นสำหรับการตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสมนั้นมากกว่าที่จำเป็นสำหรับการตัดโลหะผสมเหล็ก เลเซอร์ที่มีกำลัง 1 กิโลวัตต์สามารถตัดอลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมที่มีความหนาสูงสุดประมาณ 2 มิลลิเมตร และแผ่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความหนาสูงสุดประมาณ 3 มิลลิเมตร เลเซอร์ที่มีกำลัง 3 กิโลวัตต์สามารถตัดอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมที่มีความหนาสูงสุดประมาณ 10 มม. เลเซอร์มีกำลัง 5.7 กิโลวัตต์ และสามารถตัดอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมที่มีความหนาสูงสุดประมาณ 12.7 มม. และความเร็วในการตัดสูงสุด 80 ซม./นาที

(2) ชนิดและความดันของก๊าซเสริม

เมื่อตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสม ชนิดและความดันของแก๊สเสริมมีผลกระทบอย่างมากต่อความเร็วตัด การยึดเกาะของตะกรันตัด และความหยาบของผิวตัด

การใช้ O2 เป็นก๊าซเสริม กระบวนการตัดจะมาพร้อมกับปฏิกิริยาคายความร้อนแบบออกซิเดชัน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงความเร็วในการตัด อย่างไรก็ตาม จุดหลอมเหลวสูงและตะกรันออกไซด์ที่มีความหนืดสูง Al2O3 ก่อตัวขึ้นที่ร่องบาก เมื่อตะกรันไหลในรอยบาก เนื่องจากความร้อนสูง ผิวตัดจะหนาขึ้นเนื่องจากการหลอมเหลวครั้งที่สอง ในทางกลับกัน เมื่อตะกรันถูกระบายออกที่ด้านล่างของการตัด เนื่องจากการระบายความร้อนของการไหลของอากาศเสริมและการนำความร้อนของชิ้นงาน ความหนืดจะเพิ่มขึ้นอีกและการไหลจะลดลง ซึ่งมักจะก่อตัวเป็นตะกรันเหนียว ยากต่อการลอกออกที่ผิวด้านล่างของชิ้นงาน ในการทำเช่นนี้จะต้องเพิ่มแรงดันของก๊าซ ในขณะเดียวกัน พื้นผิวการตัดที่ได้รับโดยใช้ CO2 เป็นก๊าซเสริมนั้นค่อนข้างหยาบ เมื่อความเร็วตัดเข้าใกล้ความเร็วตัดสูงสุด ความหยาบของผิวตัดจะดีขึ้น

เมื่อใช้ N2 เป็นก๊าซเสริม เนื่องจาก N2 ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะพื้นฐานในระหว่างกระบวนการตัด ความสามารถในการเจาะของตะกรันจึงไม่ดีนัก และแม้ว่าจะแขวนไว้ที่ด้านล่างของการตัด ก็ยังถอดออกได้ง่าย ดังนั้นเมื่อแรงดันแก๊สมากกว่า 0.5 MPa จะสามารถรับการตัดแบบไร้ตะกรัน แต่ความเร็วตัดจะต่ำกว่าความเร็วของแก๊สเสริม ในทางตรงกันข้าม ความสัมพันธ์ระหว่างความหยาบและความเร็วในการหมุนเวียนนั้นเป็นเส้นตรง ความเร็วการหมุนยิ่งน้อย ความหยาบก็ยิ่งน้อยลง นอกจากนี้ เนื้อหาของโลหะผสมต่ำ และความขรุขระของผิวตัดมีขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ความขรุขระของพื้นผิวการตัดของโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีส่วนประกอบของโลหะผสมสูงนั้นมีขนาดเล็ก

เมื่อตัดโลหะผสมอลูมิเนียมการบิน จะใช้การไหลเวียนของอากาศเสริมแบบคู่ด้วย นั่นคือหัวฉีดด้านในจะปล่อยไนโตรเจนออกมา และหัวฉีดด้านนอกจะปล่อยกระแสออกซิเจนออกมา ด้วยแรงดันแก๊ส 0.8M pa ทำให้ได้พื้นผิวการตัดที่ปราศจากกาวตกค้าง

(3) ขั้นตอนการตัดและพารามิเตอร์

ปัญหาทางเทคนิคหลักในการตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียมด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่องด้วย CO2 คือการกำจัดการรวมตัวของตะกรันและปรับปรุงความขรุขระของพื้นผิวการตัด นอกจากการเลือกก๊าซเสริมและความเร็วตัดที่เหมาะสมแล้ว ยังสามารถใช้มาตรการต่อไปนี้เพื่อป้องกันการก่อตัวของตะกรันได้อีกด้วย

1. เคลือบสารป้องกันการเกาะติดจากกราไฟท์ที่ด้านหลังของแผ่นอลูมิเนียม

ฟิล์มที่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์แผ่นโลหะผสมอลูมิเนียมยังสามารถป้องกันการเกาะติดของตะกรัน

ตาราง 2-6 วัสดุอ้างอิงสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์ CO 2 ของโลหะผสม A1CuMgmn

ตาราง 2-7 พารามิเตอร์การตัดด้วยเลเซอร์ CO 2 สำหรับอะลูมิเนียมอัลลอย อะลูมิเนียมซิงค์ทองแดงผสม และอะลูมิเนียมผสมซิลิกอน