High quality laser cutting in aluminium
Author
Jacob Erik Stadel Petersen, Henrik Dahl Jensen
Term
4. term
Education
Publication year
2012
Submitted on
2012-06-13
Pages
129
Abstract
This thesis, conducted in collaboration with Bang & Olufsen (B&O), investigates whether an existing drilling process for 1.8 mm holes in 2.0 mm thick aluminum speaker grills can be replaced by laser cutting. The case is used to define “high-quality” holes in terms of dross, melting of the top edge, heat-affected zone (color change), kerf width, kerf taper, and hole roundness. Preliminary tests with a 380 W Nd:YAG laser indicate that beam intensity and spot diameter are decisive for cutting aluminum. The main study comprises 36 laser cutting experiments using a 400 W single-mode fiber laser on 0.5, 0.7, and 1.0 mm aluminum sheets, with focal position and cutting speed as key control variables. The results show that the defined quality targets can be met for 0.7 mm sheet thickness. Focal position and cutting speed significantly affect kerf width and kerf taper, while effects on dross and top-edge melting are inconclusive; no heat-affected zone is observed in any trial. There are indications of influence from sheet thickness and stand-off distance, but these were not analyzed. Single-mode fiber lasers show strong potential for high-quality cutting at B&O, yet the findings cannot be directly applied to 2.0 mm parts due to noise and the limited range of sheet thicknesses; further experiments are needed. Based on this work, practical recommendations are provided to B&O on quality considerations when adopting laser cutting.
Dette speciale, udført i samarbejde med Bang & Olufsen (B&O), undersøger om en eksisterende boreproces til 1,8 mm huller i 2,0 mm tykke aluminiums-højttalergitre kan erstattes af laserskæring. Casen danner grundlag for at definere “høj kvalitet” ved hjælp af parametrene grater (dross), opsmeltning af topkant, varmepåvirket zone (farveændring), snitbredde, snitkonicitet og hulrundhed. Indledende forsøg med en 380 W Nd:YAG-laser indikerer, at stråleintensitet og spotdiameter er afgørende for at skære i aluminium. Hovedstudiet omfatter 36 laserskæringsforsøg med en 400 W enkeltmodet fiberlaser i aluminiumsplader på 0,5, 0,7 og 1,0 mm, hvor fokuspunkt og skærehastighed blev varieret som centrale styrevariable. Resultaterne viser, at de definerede kvalitetsmål kan opfyldes ved 0,7 mm pladetykkelse. Fokuspunkt og skærehastighed har signifikant indflydelse på snitbredde og snitkonicitet, mens effekterne på grater og opsmeltning af topkant er inkonklusive; der observeres ingen varmepåvirket zone i nogen forsøg. Der er indikationer på indflydelse fra pladetykkelse og stand-off-afstand, men disse er ikke analyseret. Enkeltmodet fiberlaser vurderes at have stort potentiale for høj-kvalitets laserskæring hos B&O, men resultaterne kan ikke direkte overføres til 2,0 mm emner på grund af støj og et begrænset antal pladetykkelser i forsøgsdesignet; yderligere forsøg er nødvendige. På dette grundlag gives praktiske anbefalinger til B&O om kvalitetsforhold ved implementering af laserskæring.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Keywords