Резка алюминия волоконным лазером и лазером на углекислом газе

Алюминиевые сплавы очень сильно отражают энергию лазера, поэтому их необходимо резать на станках, оснащённых защитой от отражения. Понимание как отражения, возникающего на поверхности заготовки, так и возникающего в результате теплового потока внутри материала помогает повысить производительность обработки и качество реза.

Фактическая производительность

Скорость резания

Было проведено сравнение зависимости скорости резки от толщины листа при резке алюминиевого сплава A5052 с использованием азота в качестве защитного газа с помощью волоконного и CO₂-лазеров мощностью 2,5 кВт. Чем тоньше лист, тем больше разница в скорости. Для листа толщиной 1 мм исходные данные указывают скорость резки CO₂-лазером 4,5 м/мин и скорость резки волоконным лазером 27 мм/мин. [ПРОВЕРИТЬ: в источнике скорость работы волоконно-лазерного агрегата указана в мм/мин.] По мере увеличения толщины разница в скорости резко уменьшается.

Основные условия обработки были следующими:

CO₂-лазер

• Мощность: 2,5 кВт
• Фокусное расстояние объектива для обработки: 5 дюймов
• Вспомогательный газ: азот
• Давление газа в системе подпомагивания: 0,8–1,2 МПа

Волоконный лазер

• Мощность: 2,5 кВт
• Фокусное расстояние объектива для обработки: 4 дюйма
• Вспомогательный газ: азот
• Давление газа системы подпомагивания: 0,6–1,2 МПа

Качество среза

Как и при резке нержавеющей стали, волоконный лазер обеспечивает более шероховатую поверхность разреза, чем CO₂-лазер. Эта разница увеличивается по мере увеличения толщины заготовки.

Не наблюдается заметной разницы между резкой волоконным и CO₂-лазером с точки зрения образования заусенцев на нижней поверхности. По мере увеличения толщины материала на образование заусенцев все больше влияют давление вспомогательного газа и ширина пропила, регулируемая путем изменения положения фокуса.

Почему возникает эта разница

Поскольку при резке тонколистового металла образуется относительно мало заусенцев, при выборе параметров можно уделить приоритетное внимание мощности плавления. Фокусированное пятно располагается на поверхности заготовки (Z = 0), где плотность энергии лазера максимальна. Поэтому волоконный лазер является предпочтительным, поскольку его луч можно сфокусировать в пятно меньшего размера.

Однако при резке толстых листов для предотвращения образования заусенцев требуется регулировка фокальной точки, увеличение ширины пропила и обеспечение достаточного давления вспомогательного газа для удаления расплавленного металла. Эти меры снижают плотность энергии в зоне обработки, в результате чего разница в скорости резки между волоконными и CO₂-лазерами уменьшается.