Alcune conoscenze di base sul taglio laser

Già negli anni '70, i laser sono stati utilizzati per la prima volta per il taglio. Nella moderna produzione industriale, il taglio laser è più ampiamente utilizzato nella lavorazione di lamiere, plastica, vetro, ceramica, semiconduttori, tessuti, legno e materiali cartacei.

Taglio laser

Quando il raggio laser focalizzato illumina il pezzo in lavorazione, l'area illuminata si riscalda rapidamente per fondere o vaporizzare il materiale. Una volta che il raggio laser penetra nel pezzo in lavorazione, inizia il processo di taglio: il raggio laser si muove lungo i contorni mentre fonde il materiale. Di solito si usa un getto d'aria per soffiare via la fusione dal taglio, lasciando uno spazio stretto quasi largo quanto il raggio laser focalizzato tra la sezione tagliata e il telaio.

Taglio a fiamma

Il taglio a fiamma è un processo standard per tagliare acciaio a basso tenore di carbonio, che utilizza l'ossigeno come gas di taglio. L'ossigeno viene pressurizzato fino a 6 bar e soffiato nell'incisione. Lì, il metallo riscaldato reagisce con l'ossigeno: inizia a bruciare e ossidarsi. La reazione chimica rilascia una grande quantità di energia (fino a cinque volte l'energia del laser) per assistere il raggio laser nel taglio.

Taglio a fusione

Il taglio a fusione è un altro processo standard utilizzato per tagliare il metallo. Può essere utilizzato anche per tagliare altri materiali fusibili, come la ceramica.

Come gas di taglio si usa azoto o gas argon e la pressione del gas da 2 a 20 bar viene soffiata attraverso l'incisione. Argon e azoto sono gas inerti, il che significa che non reagiscono con il metallo fuso nel taglio, semplicemente soffiandolo via verso il basso. Allo stesso tempo, il gas inerte può proteggere il tagliente dall'ossidazione dell'aria.

Taglio ad aria compressa

L'aria compressa può anche essere utilizzata per tagliare la lamiera. La pressurizzazione dell'aria a 5-6 bar è sufficiente per soffiare via il metallo fuso nell'incisione. Poiché quasi l'80% dell'aria è azoto, il taglio ad aria compressa è fondamentalmente un taglio di fusione.

Taglio assistito al plasma

Se i parametri sono selezionati correttamente, nell'incisione di taglio con fusione assistita dal plasma appariranno delle nuvole di plasma. La nuvola di plasma è composta da vapore metallico ionizzato e gas di taglio ionizzato. La nuvola di plasma assorbe l'energia del laser CO2 e la converte nel pezzo in lavorazione, consentendo a più energia di essere accoppiata al pezzo in lavorazione e al materiale di fondersi più velocemente, con conseguente taglio più rapido. Pertanto, questo processo di taglio è anche chiamato taglio al plasma ad alta velocità.

Le nuvole di plasma sono in realtà trasparenti rispetto ai laser solidi, quindi il taglio mediante fusione assistita dal plasma può essere eseguito solo con laser a CO2.

Taglio di gassificazione

Il taglio tramite gassificazione vaporizza il materiale e riduce al minimo l'effetto termico sul materiale circostante. Ciò può essere ottenuto utilizzando laser a CO2 continui per elaborare materiali con bassa evaporazione del calore e alto assorbimento, come pellicole di plastica sottili e materiali non fondenti come legno, carta e schiuma.

I laser a impulsi ultracorti consentono di applicare la tecnica ad altri materiali. Gli elettroni liberi nel metallo assorbono il laser e si riscaldano violentemente. Gli impulsi laser non reagiscono con le particelle fuse e il plasma e il materiale sublima direttamente, senza lasciare tempo per trasferire energia sotto forma di calore al materiale circostante. Non vi è alcun effetto termico evidente quando l'impulso al picosecondo abla il materiale, nessuna fusione e formazione di bave.

Parametri: Regola il processo

Il processo di taglio laser è influenzato da numerosi parametri: alcuni dipendono dalle prestazioni tecniche del laser e della macchina utensile, altri invece sono variabili.

Grado di polarizzazione

Il grado di polarizzazione indica quale percentuale della luce laser è stata convertita. Il grado di polarizzazione tipico è intorno al 90%. Ciò è sufficiente per un taglio di alta qualità.

Diametro focale

Il diametro focale influisce sulla larghezza dell'incisione e può essere modificato modificando la lunghezza focale dello specchio di messa a fuoco. Un diametro focale più piccolo significa un'incisione più stretta.

Posizione di messa a fuoco

La posizione di messa a fuoco determina il diametro del raggio e la densità di potenza sulla superficie del pezzo, nonché la forma dell'incisione.

Potenza laser

La potenza laser deve essere adeguata al tipo di lavorazione, al tipo di materiale e allo spessore. La potenza deve essere sufficientemente elevata da far sì che la densità di potenza sul pezzo superi la soglia di lavorazione.

Modalità di lavoro

La modalità continua è utilizzata principalmente per tagliare profili standard di materiali lavorati in dimensioni millimetriche o centimetriche. Per fondere la perforazione o produrre un profilo preciso, viene utilizzato un laser pulsato a bassa frequenza.

Velocità di taglio

La potenza del laser e la velocità di taglio devono essere compatibili. Un taglio troppo veloce o troppo lento provocherà una maggiore ruvidità e formazione di bave.

Diametro dell'ugello

Il diametro dell'ugello determina la portata e la forma del gas che fuoriesce dall'ugello. Più spesso è il materiale, maggiore è il diametro del getto di gas e, di conseguenza, anche il diametro dell'apertura dell'ugello dovrebbe essere aumentato.

Purezza e pressione del gas

L'ossigeno e l'azoto sono spesso usati come gas di taglio. La purezza e la pressione del gas influenzano l'effetto di taglio.

Quando si utilizza il taglio a fiamma con ossigeno, la purezza del gas deve raggiungere il 99,95%. Più spessa è la piastra di acciaio, minore è la pressione del gas utilizzata.

Quando si utilizza il taglio con azoto fuso, la purezza del gas deve raggiungere il 99,995% (idealmente 99,999%) ed è richiesta una pressione dell'aria più elevata durante la fusione e il taglio di lamiere di acciaio spesse.

Elenco dei parametri tecnici

Nella fase iniziale del taglio laser, gli utenti devono determinare autonomamente l'impostazione dei parametri di lavorazione tramite prove. I parametri di lavorazione maturi sono ora memorizzati nell'unità di controllo del sistema di taglio. Per ogni tipo di materiale e spessore, ci sono dati corrispondenti. La scheda tecnica consente di utilizzare senza problemi l'attrezzatura per il taglio laser anche per le persone che non hanno familiarità con questa tecnologia.

Fattori di valutazione della qualità del taglio laser

Esistono molti criteri per determinare la qualità dei bordi tagliati al laser. Criteri come la forma della bava, la depressione, la grana possono essere giudicati a occhio nudo; la perpendicolarità, la ruvidità e la larghezza dell'incisione vengono misurate da strumenti speciali. Anche la deposizione del materiale, la corrosione, le aree interessate dal calore e la deformazione sono fattori importanti nella misurazione della qualità del taglio laser.

Ampia prospettiva

Il successo continuo del taglio laser è difficile da ottenere con la maggior parte degli altri metodi di lavorazione. Questa tendenza continua ancora oggi. In futuro, la prospettiva di applicazione del taglio laser sarà sempre più ampia.