Для обработки деталей из алюминия и разделки заготовок, применяется лазерное оборудование. Эта технология универсальна – скорость обработки коррелирует с точной геометрией и чистотой кромки реза. При правильной настройке станка, полученные детали не нужно дорабатывать на другом оборудовании. Особенность работы с алюминием – индивидуальные свойства этого металла. Чтобы обеспечить качество заготовки, необходимо применять определенное оборудование, а также грамотно составлять чертеж.
Технология резки
Работа лазерного станка основана на концентрации потока лучей света и его направлении на поверхность заготовки. Лазерный луч нагревает металл до температуры плавления (свыше 660С), а верхние его слои до температуры испарения. Чтобы предотвратить перегрев соседней области заготовки и ее прожог, через сопло подается газ. Среда выполняет 2 функции: защищает кромку от окисления и выдувает расплав, ускоряя процесс резания.
Рабочими органами лазерного станка являются:
- лазерная голова – включает комплект собирающих и фокусирующих линз, а также защитный кожух;
- рабочий стол – позволяет располагать и фиксировать заготовку на ровной поверхности;
- компьютер – используется для программирования работы, а также выполнения резания;
- датчики – регулируют работу станка посредством «собирания» информации в процессе реза и передачи ее компьютеру;
- приводы (сервомоторы) – перемещают рабочую голову в 2 или 3 координатах, обеспечивая заданную скорость резания и равномерный нагрев заготовки;
- защитная среда – используется в комплексе с компрессором, фильтрами, осушителями, датчиками давления, а также системой управления для защиты места реза, его охлаждения, удаления расплава и защиты от окисления алюминия.
Лазерный станок имеет числовое программное управление ЧПУ. Эта система координирует взаимодействие датчиков управления, сервоприводов, лазерной головы и подачи газовой среды. Если одна деталь имеет сложную структуру, а технологией предусмотрены разные режимы обработки, системой управления регулируется подача разного газа. Это может быть кислород, азот, воздух или более инертные аргон и гелий.
Особенности резки алюминия
Заготовки из алюминия можно обрабатывать на оптоволоконных лазерных установках. Дело в том, что этот металл восприимчив только к световому потоку коротковолнового характера. Для сравнения: длина волны на газовом станке составляет около 10,5 мкм, а у оптоволоконного – до 1500 нм (в 10 раз меньше).
Сложность обработки алюминия заключается в следующем:
- коэффициент отражения обыкновенного и полированного алюминия варьируется в значениях 80-90%, а специального альзакированного до 95%;
- высокая теплопроводность до 220 Вт/(м*К), для сравнения у стали 12-80 Вт/(м*К).
Так как отражательная способность составляет до 95%, направленный световой поток не может в полной мере воздействовать на поверхность (нагревать ее). Кроме этого, отраженный луч представляет опасность для окружающего персонала и лазерной головы станка. Для преодоления этого фактора применяются только мощные оптоволоконные лазерные установки в коротковолновом диапазоне (не более 1 мкм).
Теплопроводность металла – это его способность проводить тепло по своей структуре (кристаллической решетке). Этот фактор является негативным, так как быстрое поглощение нагрева не дает полностью проплавить шов заготовки, а близлежащий металл перегревается. Чтобы «сгладить» этот эффект, применяют станки высокой мощности, которые работают в импульсном режиме. В этом случае кратковременное резкое повышение мощности светового потока способствует быстрому прожогу алюминия.
Преимущества лазерной резки металла
Изготовление деталей из алюминия на лазерном оборудовании – технология, результат работы которой нельзя получить другими способами. Благодаря оснащению станков ЧПУ, датчиками контроля и сервомоторами с координатной системой управления, можно изготовить детали сложной формы с прецизионной геометрией.
Достоинства:
- высокая точность геометрических параметров – до 0,05 мм;
- получение чистого реза – кромку не нужно дополнительно зачищать;
- серийное производство деталей сложной геометрии с высокой степенью повторяемости до 0,05 мм;
- применение защитной газовой среды и отсутствие контакта с поверхностью металла исключает окисление и повреждение структуры;
- обработка алюминиевых заготовок, толщиной от 0,5 мм до 20 мм.
Система управления подачей газа обеспечивает защиту кромки от перегрева, быстрое удаление расплава, а также возможность оперативного переключения между разными баллонами (т.е. подача разного газа). Если нужно оставить припуск на последующую точную подгонку, этот параметр легко задается при помощи компьютера.
Недостатки лазерной резки металла
Главный минус работы с алюминием на лазерном станке – дороговизна расходных материалов. Но в определенных случаях, высокая цена оправдывается невозможностью получить деталь сложной формы и точности другими способами.
Также есть ограничение по толщине резания. Чем толще заготовка, тем большая мощность требуется для ее прохода. А в совокупности с высокой теплопроводностью алюминия, это влияет на качество шва. До толщины 6 мм еще можно работать с деталью без дополнительной обработки. Если толщина более 6-8 мм, кромку придется шлифовать.
Какие сплавы алюминий можно обрабатывать
На оптоволоконном лазерном станке можно обрабатывать листовой гладкий и рифленый алюминий, пруток, круглую и профильную трубу. Оборудование позволяет перемещать рабочую голову в 3-х осях (трехкоординатный), благодаря чему можно изготавливать детали сложной формы.
Следующие сплавы подходят для работы:
- алюминий с оксидным слоем (анодированный);
- алюминиевый сплав с медью и железом (дюраль);
- алюминиево-марганцевые и магниевые сплавы.
Для работы с алюминием круглой формы станки оборудуются специальными осевыми устройствами и зажимными подвижными патронами.
Что влияет на цену обработки алюминия
Чем сложнее геометрия детали, больше проходок нужно совершить, тем выше стоимость обработки алюминия. Также влияет требуемое качество шва. Дело в том, что для исключения образования дефектов кромки (окисления, перегрева, грата, прогара), нужно применять дорогостоящий чистый азот. При серийном производстве расход этого газа достаточно велик.
Другие факторы:
- количество врезок на детали;
- количество выемок, отверстий;
- минимальные радиусы, переходы;
- кривизна линий реза.
Компания «Аурис 3D» выполняет лазерную резку алюминия любой сложности. Работаем на коротковолновых оптоволоконных лазерных станках Mitsubishi Electric ML3015eX-F60 и Mazak OPTIPLEX 3015 FIBER. Поможем с подготовкой проекта чертежа для одиночной детали или серийного производства. Наши сотрудники всегда идут на контакт с заказчиком. Для вас это означает полное информирование о цене услуги и результате работы.