Cięcie aluminium laserem światłowodowym a laserem CO₂

Stopy aluminium bardzo silnie odbijają energię lasera, dlatego należy je ciąć na maszynach wyposażonych w osłonę przeciwodblaskową. Zrozumienie zarówno zjawiska odbicia powstającego na powierzchni obrabianego elementu, jak i wynikającego z niego przepływu ciepła wewnątrz materiału pomaga poprawić wydajność obróbki i jakość cięcia.

Zaobserwowana wydajność

Prędkość cięcia

Porównano zależność między grubością blachy a prędkością cięcia podczas cięcia stopu aluminium A5052 za pomocą laserów światłowodowego o mocy 2,5 kW i lasera CO₂ z zastosowaniem azotu jako gazu wspomagającego. Im cieńsza blacha, tym większa różnica w prędkości. W przypadku blachy o grubości 1 mm dane źródłowe wskazują prędkość cięcia laserem CO₂ wynoszącą 4,5 m/min oraz prędkość cięcia laserem światłowodowym wynoszącą 27 mm/min. [DO SPRAWDZENIA: źródło podaje prędkość pracy lasera światłowodowego w mm/min.] Wraz ze wzrostem grubości różnica prędkości gwałtownie maleje.

Główne warunki przetwarzania były następujące:

Laser CO₂

• Moc: 2,5 kW
• Ogniskowa obiektywu przetwarzającego: 5 cali
• Gaz pomocniczy: azot
• Ciśnienie gazu wspomagającego: 0,8–1,2 MPa

Laser światłowodowy

• Moc: 2,5 kW
• Ogniskowa obiektywu przetwarzającego: 4 cali
• Gaz pomocniczy: azot
• Ciśnienie gazu wspomagającego: 0,6–1,2 MPa

Jakość powierzchni cięcia

Podobnie jak w przypadku cięcia stali nierdzewnej, laser światłowodowy zapewnia bardziej chropowatą powierzchnię cięcia niż laser CO₂. Różnica ta pogłębia się wraz ze wzrostem grubości obrabianego elementu.

Nie ma wyraźnej różnicy między cięciem laserem światłowodowym a laserem CO₂ pod względem występowania zadziorów na spodniej stronie. Wraz ze wzrostem grubości na powstawanie zadziorów większy wpływ ma ciśnienie gazu wspomagającego oraz szerokość szczeliny cięcia uzyskana dzięki regulacji położenia ogniska.

Skąd bierze się ta różnica

Ponieważ cięcie cienkich blach powoduje powstawanie stosunkowo niewielkiej ilości zadziorów, w ustawieniach można położyć większy nacisk na wydajność topienia. Skoncentrowana plamka lasera jest umieszczana na powierzchni obrabianego elementu (Z = 0), gdzie gęstość energii lasera jest najwyższa. Laser światłowodowy jest zatem korzystnym rozwiązaniem, ponieważ jego wiązka może być skupiona w mniejszej plamce.

W przypadku grubych blach zapobieganie powstawaniu zadziorów wymaga jednak regulacji położenia ogniska, poszerzenia szczeliny cięcia oraz zapewnienia odpowiedniego ciśnienia gazu wspomagającego w celu usunięcia stopionego metalu. Środki te zmniejszają gęstość energii w strefie obróbki, dzięki czemu różnica w prędkości cięcia między laserami światłowodowymi a laserami CO₂ staje się mniejsza.