Høj kvalitets laserskæring i aluminium: High quality laser cutting in aluminium
Authors
Jensen, Henrik Dahl ; Petersen, Jacob Erik Stadel
Term
4. term
Education
Publication year
2012
Submitted on
2012-06-13
Pages
129
Abstract
This master’s thesis, conducted with Bang & Olufsen (B&O), investigates whether a conventional drilling process for aluminium speaker grilles (1.8 mm holes in 2.0 mm sheet) can be replaced by laser cutting. A case-specific definition of “high quality” holes is established using dross, top-edge melting, heat-affected zone (defined here as visible discoloration), kerf width, kerf taper, and hole roundness. Preliminary trials with a 380 W Nd:YAG laser show that spot intensity is decisive for cutting aluminium. A 400 W single-mode fiber laser is then used to perform 36 experiments on 0.5, 0.7, and 1.0 mm aluminium sheets, varying focal position and cutting speed. The results show that focal position and speed significantly influence kerf width and kerf taper; there are indications of effects from sheet thickness and stand-off distance, but these are not analyzed. Findings for dross and top-edge melting are inconclusive, and no heat-affected zone is observed in any test. The defined quality targets can be met at 0.7 mm sheet thickness, demonstrating the potential of single-mode fiber lasers for high-quality cutting at B&O. However, due to experimental noise and the limited range of thicknesses, the results cannot be directly transferred to the 2.0 mm B&O application; further experiments are required. The thesis provides recommendations to B&O on quality considerations for laser cutting.
Dette speciale, udarbejdet i samarbejde med Bang & Olufsen (B&O), undersøger om en eksisterende boreproces til aluminiumshøjttalergitre (1,8 mm huller i 2,0 mm plade) kan erstattes af laserskæring. En casespecifik definition af “høj kvalitet” huller fastlægges ud fra grat (dross), smeltning af topkant, varmepåvirket zone (defineret som synlig farveændring), snitbredde, snitkonicitet og hulrundhed. Indledende forsøg med en 380 W Nd:YAG‑laser viser, at intensiteten i strålepletten er afgørende for skæring i aluminium. Herefter gennemføres 36 forsøg med en 400 W enkeltmodet fiberlaser i 0,5, 0,7 og 1,0 mm aluminiumsplader, hvor fokusposition og skærehastighed varieres. Resultaterne viser, at fokusposition og hastighed har signifikant indflydelse på snitbredde og snitkonicitet; der ses indikationer på effekt af pladetykkelse og stand‑off‑afstand, men disse analyseres ikke. Resultater vedrørende grat og smeltning af topkant er inkonklusive, og der observeres ingen varmepåvirket zone i nogen forsøg. De definerede kvalitetsmål kan opfyldes for 0,7 mm plader, hvilket demonstrerer potentialet for høj-kvalitets laserskæring hos B&O med enkeltmodet fiberlaser. På grund af støj i data og få afprøvede tykkelser kan resultaterne dog ikke direkte overføres til B&O’s 2,0 mm anvendelse; yderligere forsøg er nødvendige. Specialet afslutter med anbefalinger til B&O om kvalitetsforhold ved laserskæring.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Keywords