فرآیند برش آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم توسط دستگاه برش لیزر فیبر

دستگاه برش لیزر فیبر نوری می تواند آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم فلز غیر آهنی را پردازش کند

فلزات غیرآهنی عموماً به تمام فلزات به جز آهن (و گاهی منگنز و کروم) و آلیاژهای مبتنی بر آهن اطلاق می شود. آلومینیوم و آلیاژهای آن نیز فلزات غیرآهنی هستند. در صنعت فرآوری فلزات، دستگاه های برش لیزری تجهیزات پردازش رایج هستند. دستگاه های برش لیزر فیبر می توانند آلومینیوم و آلیاژهای آن را پردازش کنند. بیایید با برش لیزری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم آشنا شویم.

برش لیزری آلومینیوم و آلیاژهای آن:

برش آلومینیوم خالص به دلیل نقطه ذوب پایین، رسانایی حرارتی بالا و به ویژه میزان جذب پایین آن برای لیزرهای CO2 دشوارتر از فلزات مبتنی بر آهن است. نه تنها سرعت برش کند است، بلکه لبه پایینی برش مستعد چسبیدن سرباره است و سطح برش ناهموار است. به دلیل گنجاندن سایر عناصر آلیاژی در آلیاژهای آلومینیوم، جذب CO2 و نور لیزر در حالت جامد افزایش می‌یابد و برش آن را نسبت به آلومینیوم خالص آسان‌تر می‌کند و ضخامت و سرعت برش کمی بیشتر است. در حال حاضر، برای برش آلومینیوم و آلیاژهای آن معمولاً از لیزر CO2، لیزر پیوسته یا لیزر پالسی استفاده می شود.

برش مداوم لیزری گاز CO2:

（1） قدرت لیزر.

توان لیزر مورد نیاز برای برش آلومینیوم و آلیاژهای آن بیشتر از توان لازم برای برش آلیاژهای آهن است. لیزری با توان 1 کیلو وات می تواند آلومینیوم خالص صنعتی را با حداکثر ضخامت حدود 2 میلی متر و صفحات آلیاژ آلومینیوم را با حداکثر ضخامت حدود 3 میلی متر برش دهد. لیزری با توان 3 کیلو وات می تواند آلومینیوم خالص صنعتی را با حداکثر ضخامت حدود 10 میلی متر برش دهد. این لیزر دارای توان 5.7 کیلووات است و می تواند آلومینیوم خالص صنعتی را با حداکثر ضخامت حدود 12.7 میلی متر و سرعت برش تا 80 سانتی متر در دقیقه برش دهد.

(2) نوع و فشار گاز کمکی.

هنگام برش آلومینیوم و آلیاژهای آن، نوع و فشار گازهای کمکی تأثیر بسزایی در سرعت برش، چسبندگی سرباره برش و زبری سطح برش دارد.

با استفاده از O2 به عنوان گاز کمکی، فرآیند برش با یک واکنش گرمازا اکسیداتیو همراه است که برای بهبود سرعت برش مفید است. با این حال، نقطه ذوب بالا و سرباره اکسید ویسکوزیته بالا، Al2O3، در شکاف تشکیل می شود. هنگامی که سرباره در برش جاری می شود، به دلیل گرمای زیاد آن، سطح برش تشکیل شده به دلیل ذوب ثانویه ضخیم تر می شود. از طرف دیگر، هنگامی که سرباره به پایین برش تخلیه می شود، به دلیل خنک شدن جریان هوای کمکی و هدایت حرارتی قطعه کار، ویسکوزیته بیشتر افزایش می یابد و سیالیت ضعیف می شود و اغلب سرباره های چسبنده را تشکیل می دهند. جدا شدن از سطح زیرین قطعه کار دشوار است. برای این کار باید فشار گاز را افزایش داد. در عین حال، سطح برش به دست آمده با استفاده از CO2 به عنوان یک گاز کمکی نسبتا ناهموار است. هنگامی که سرعت برش به حداکثر سرعت برش نزدیک می شود، زبری سطح برش بهبود می یابد.

با N2 به عنوان گاز کمکی، از آنجایی که N2 در طول فرآیند برش با فلز پایه واکنش نشان نمی دهد، قابلیت حفاری سرباره خیلی خوب نیست و حتی اگر در پایین برش آویزان شود، به راحتی جدا می شود. بنابراین، هنگامی که فشار گاز بیشتر از 0.5 مگاپاسکال باشد، می توان یک برش بدون سرباره به دست آورد، اما سرعت برش کمتر از گاز کمکی است. در مقابل، رابطه بین زبری و سرعت چرخش اساساً خطی است. هرچه سرعت چرخش کمتر باشد، زبری کمتر است. علاوه بر این، محتوای عنصر آلیاژی کم است و زبری سطح برش زیاد است. با این حال، زبری سطح برش آلیاژهای آلومینیوم با محتوای عناصر آلیاژی بالا کم است.

هنگام برش آلیاژهای آلومینیوم حمل و نقل هوایی، از جریان هوای کمکی دوگانه نیز استفاده می شود. یعنی نازل داخلی نیتروژن منتشر می کند و نازل بیرونی یک جریان اکسیژن منتشر می کند، با فشار گاز 0.8M pa، می توان سطح برشی عاری از بقایای چسب به دست آورد.

(3) فرآیند و پارامترهای برش.

مسائل فنی اصلی در برش لیزر مداوم CO2 آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، از بین بردن ذرات سرباره و بهبود زبری سطح برش است. علاوه بر انتخاب گاز کمکی مناسب و سرعت برش، می توان اقدامات زیر را نیز برای جلوگیری از تشکیل سرباره انجام داد.

1. لایه ای از ماده ضد چسبندگی مبتنی بر گرافیت را در پشت صفحه آلومینیومی از قبل بپوشانید.

فیلم مورد استفاده برای بسته بندی صفحات آلیاژ آلومینیوم نیز می تواند از چسبیدن سرباره جلوگیری کند.

جدول 2-6 مواد مرجع برای برش لیزر CO 2 آلیاژ A1CuMgmn.

جدول 2-7 پارامترهای برش لیزر CO 2 برای آلیاژ آلومینیوم، آلیاژ مس روی آلومینیوم و آلیاژ سیلیکون آلومینیوم.