Vezellaser versus CO₂-laser bij het snijden van aluminium

Aluminiumlegeringen reflecteren laserenergie zeer sterk, waardoor ze moeten worden gesneden op machines die zijn uitgerust met antireflectiebescherming. Inzicht in zowel de reflectie die aan het oppervlak van het werkstuk ontstaat als de daaruit voortvloeiende warmtestroom in het materiaal draagt bij aan het verbeteren van de bewerkingsprestaties en de snijkwaliteit.

Waargenomen prestaties

Snijsnelheid

De relatie tussen plaatdikte en snijsnelheid werd vergeleken bij het snijden van A5052-aluminiumlegering met stikstof als snijgas door middel van 2,5 kW-vezel- en CO₂-lasers. Hoe dunner de plaat, hoe groter het verschil in snelheid. Voor een plaat van 1 mm geven de brongegevens een snijsnelheid van 4,5 m/min voor de CO₂-laser en 27 mm/min voor de vezellaser. [TE CONTROLEREN: volgens de bron wordt de snelheid van de vezellaser-eenheid in mm/min aangegeven.] Naarmate de dikte toeneemt, neemt het snelheidsverschil sterk af.

De belangrijkste verwerkingsvoorwaarden waren als volgt:

CO₂-laser

• Vermogen: 2,5 kW
• Brandpuntsafstand van de verwerkingslens: 5 inch
• Hulpgas: stikstof
• Druk van het hulpgas: 0,8–1,2 MPa

Vezellaser

• Vermogen: 2,5 kW
• Brandpuntsafstand van de verwerkingslens: 4 inch
• Hulpgas: stikstof
• Druk van het hulpgas: 0,6–1,2 MPa

Kwaliteit van het snijvlak

Net als bij het snijden van roestvrij staal zorgt de fiberlaser voor een ruwer snijvlak dan de CO₂-laser. Dit verschil wordt groter naarmate het werkstuk dikker wordt.

Er is geen duidelijk verschil tussen snijden met een vezel- en een CO₂-laser wat betreft de aanwezigheid van bramen aan de onderzijde. Naarmate de dikte toeneemt, wordt de vorming van bramen sterker beïnvloed door de druk van het hulpgas en door de snijbreedte die wordt bepaald door de afstelling van de brandpuntpositie.

Waarom dit verschil ontstaat

Omdat het snijden van dunne platen relatief weinig bramen oplevert, kan bij de instellingen prioriteit worden gegeven aan het smeltvermogen. De gefocusseerde vlek wordt op het oppervlak van het werkstuk geplaatst (Z = 0), waar de laserenergiedichtheid het hoogst is. Een vezellaser biedt daarom voordelen, omdat de straal daarvan tot een kleinere vlek kan worden gefocusseerd.

Bij dik plaatwerk is het echter nodig om, ter voorkoming van bramen, de brandpuntpositie aan te passen, de snijspleet te verbreden en te zorgen voor voldoende druk van het hulpgas om het gesmolten metaal af te voeren. Deze maatregelen verlagen de energiedichtheid in de bewerkingszone, waardoor het verschil in snijsnelheid tussen vezel- en CO₂-lasers kleiner wordt.