Цветные металлы - это, как следует из названия, те металлы и сплавы, в которых железо не является основным компонентом, хотя оно может присутствовать в небольших количествах. Этот термин охватывает множество сплавов с различными историями от бронзы до современных суперсплавов. Четыре групп сплавов, которые обычно режутся CO2-лазером, а именно сплавов на основе титана, алюминия, никеля и меди. Все эти материалы могут быть разрезаны с большим техническим и коммерческим успехом с помощью CO2-лазеров. Скорости резания на порядок ниже для цветных металлов. Это снижение эффективности резания является результатом общего увеличения отражательной способности и теплопроводности, связанного с менее эффективной реакцией окисления, чем та, которая используется при резке сплавов на основе железа.Прежде чем купить лазерный станок или купить плазменный резак по металлу нужно определится, какое процентное соотношения цветных металлов или стали вы будете резать.Мягкая сталь очень эффективно режется в результате экзотермической реакции железа, которая создает низкую вязкость, легко удаляемый оксид, в то же время обеспечивая зону резания большим количеством тепла.Из четырех групп сплавов, только Титан реагирует почти так же, как железо, и может быть разрезан с тем же уровнем эффективности. Это, однако, вводит в заблуждение, поскольку окисленная кромка, полученная этим методом, обычно неприемлема для готового продукта из титанового сплава.Высокоскоростная лазерно-кислородная резка титановых сплавов может быть использована только в качестве грубого процесса резки и для нескольких ограниченных применений, где снижение усталостной долговечности, связанное с окислением кромок, не имеет значения.Поглощательная способность любого металла сильно возрастает с повышением температуры и уровня поверхностного окисления, часто возникающего при резании.Цель всей лазерной резки состоит в том, чтобы создать локализованную горячую область, где материал плавится или иным образом термически разлагается для получения разреза. Любое свойство материала, которое препятствует поступлению энергии в зону резания или увеличивает выход энергии из этой зоны, снижает эффективность лазерной резки. По этой причине возможные скорости резания связаны со свойствами материала, в частности с отражательной способностью (которая препятствует входу лазера в зону резания) и проводимостью (которая эффективно охлаждает горячую зону резания).Материалы с высокой отражательной способностью (низкой поглощающей способностью) и высокой теплопроводностью, такие как медь и алюминий, режутся медленнее, чем материалы с более низкими значениями этих свойств материала. Кроме того, максимальная толщина, которую можно разрезать, будет ниже для определенной мощности лазера. Еще одним фактором, влияющим на эффективность процесса резания, является энергия, получаемая в процессе окисления.Медь и никель выделяют при окислении лишь небольшое количество энергии по сравнению с железом или титаном. Алюминий, с другой стороны, очень экзотермичен, и только из этого соображения можно ожидать высоких скоростей резания. К сожалению, достижение этих высоких скоростей резания затруднено из-за принципиальной разницы между оксидами, образующимися в железе, и оксидами, образующимися в алюминии. В отличие от оксида железа(ов), оксид алюминия (Alz03), образующийся при совместном действии сфокусированного лазера и кислородной струи, образует непроницаемое уплотнение на поверхности оставшегося расплава, которое препятствует дальнейшему окислению. Только там, где это уплотнение разрушается силой кислородной струи, выталкивающей расплав из зоны разреза, кислород может получить доступ к неокисленному алюминию, который затем мгновенно окисляется, чтобы повторно завершить оксидное уплотнение. Таким образом, процесс окисления алюминия самоограничивается, и потенциальная энергия реакции не является свободно доступной для процесса резки.Эффективность лазерной резки CO2 для любого сплава связана с несколькими сложными и взаимосвязанными свойствами материалов, многие из которых изменяют свою величину с изменением температуры и фазы:
- теплопроводность температура
- плавления температура кипения
- удельная теплоемкость
- эффекты реакций окисления (источник тепла, загрязнение и др.)
"