Aplikace kovového laserového řezacího stroje při řezání hliníku

Výhodou laserového řezání je, že dokáže rychle a přesně zpracovat hliníkovou fólii do různých tvarů. Tato technologická výhoda činí zařízení pro řezání laserem atraktivním pro mnoho leteckých společností, jakmile je uvedeno na trh. V 70. letech minulého století hlavní výrobci vyhodnotili technologii řezání laserem a zjistili, že poškození únavových charakteristik dílů způsobené mikrotrhlinami vytvořenými laserovým zpracováním není povoleno. Potenciální nárůst hmotnosti poškozuje zájmy zpracovatelského průmyslu a hlavní výrobci draků letadel odsunují technologii laserového řezání.

Výroba dílů rozmetačů a převodů se provádí z velkých kovových předvalků. Trup také obsahuje některé díly s použitím kovaných materiálů, ale většina dílů trupu je vyrobena z hliníkových plátů. Tradičně se pro zpracování používají hliníkové slitiny na bázi zinku řady 7000, protože slitina má dobrou statickou pevnost a únavovou pevnost. Přestože jsou hliníkové materiály řady 7000 velmi vhodné pro letecké aplikace, nejsou odolné vůči vysokým teplotám. Rychlé zahřátí, jako je svařování a řezání laserem, může způsobit mikrotrhliny. Mikrotrhliny vedou ke snížení únavové pevnosti. Svařování a řezání laserem jsou dva procesy, které vytvářejí tepelně indukované mikrotrhliny.

Rozhodující je kvalita a kontrola zpracování. Každý proces, který do zpracování přináší nejisté faktory, musí být řízen nebo přímo eliminován. V minulosti přinášelo řezání laserem obrovské výzvy v oblasti kontroly kvality a konzistence mezi různými výrobními dávkami.

V současném laserovém řezacím systému byla vylepšena omezení tohoto laserového řezání v leteckých aplikacích. Tato omezení zahrnují únavovou výkonnost a sníženou konzistenci výrobního procesu. Nyní laserový systém výrazně zmenšil velikost tepelně ovlivněné zóny (HAZ) a odpovídajících mikrotrhlin. V procesu řezání laserem mohou technici již ovládat parametry řezání a používat software kalkulačky k provádění přesných opakování. Tyto technologické pokroky nutí lidi přehodnotit, zda je řezání laserem vhodné pro výrobu konstrukcí trupu. Konstrukce trupu je vyrobena převážně z hliníkového materiálu řady 7000.

K únavovému lomu obvykle dochází v místech, kde se koncentruje napětí, jako jsou hrany dílů, změny geometrie nebo spoje. Existuje mnoho různých způsobů spojování dílů trupu vyrobených z plechu a většina únavových trhlin se vyskytuje ve spojích. Pokud se laser nepoužívá k řezání malých otvorů ve spoji, používá se laser hlavně k řezání hran součásti. Pro další efekty lze nejzranitelnější polohu spojení použít k ilustraci toho, že ve srovnání se spojením nejsou mikrotrhliny způsobené řezáním laserem hlavním místem poškození. Tímto způsobem můžeme dojít k závěru, že pokud je pravděpodobné, že se součást zlomí ve spoji, pak technologie řezání laserem dále nepoškodí únavové charakteristiky součásti.

Proces řezání laserem dokáže zpracovat konzistentní díly rychleji a je efektivnější než tradiční zpracování. Očekává se, že laserová technologie zkrátí dobu zpracování a výrobní náklady. Při zpracování hliníkových plechů řady 7000 se po dlouhou dobu neuplatňují výhody laserů z důvodu snížení únavového výkonu. Inovace laserových systémů v poslední době umožnily lidem přehodnotit výhody laserového řezání hliníku pro letectví. Předběžné testy ukázaly potenciál laserové technologie při zpracování draků letadel. Budoucí systémy draku a stávající konstrukce by neměly na základě minulých zkušeností vyloučit možné použití laserů v tomto systému draku. Měli bychom zachovat otevřený přístup k analýze různých situací, abychom zjistili, zda laserová technologie může přinést výhody produktu