Vari metodi di taglio della macchina da taglio laser.

Il taglio laser è un metodo di lavorazione senza contatto con elevata energia e buona controllabilità della densità. Il raggio laser viene focalizzato per formare un punto luminoso ad alta densità di energia, che ha molte caratteristiche quando applicato al taglio. Esistono principalmente quattro diversi metodi di taglio per il taglio laser per affrontare situazioni diverse.

Macchina da taglio laser a tavola navetta	Macchina da taglio laser a tavola singola	Macchina da taglio laser per tubi

Taglio a fusione

Nella fusione e nel taglio laser, il pezzo viene parzialmente fuso e il materiale fuso viene spruzzato con l'aiuto del flusso d'aria. Poiché il trasferimento del materiale avviene solo allo stato liquido, il processo è chiamato fusione e taglio laser.

Il raggio laser è abbinato a un gas da taglio inerte di elevata purezza per allontanare il materiale fuso dal taglio e il gas stesso non partecipa al taglio. Il taglio con fusione laser può ottenere una velocità di taglio maggiore rispetto al taglio per gassificazione. L'energia richiesta per la gassificazione è generalmente superiore all'energia richiesta per fondere il materiale. Nella fusione e nel taglio laser, il raggio laser viene assorbito solo parzialmente. La velocità massima di taglio aumenta all'aumentare della potenza del laser, e diminuisce quasi inversamente all'aumentare dello spessore della lamiera e all'aumentare della temperatura di fusione del materiale. Nel caso di una certa potenza laser, il fattore limitante è la pressione dell'aria alla fessura e la conducibilità termica del materiale. La fusione e il taglio laser possono ottenere incisioni prive di ossidazione per materiali ferrosi e metalli di titanio. La densità di potenza del laser che produce la fusione ma non la gassificazione è compresa tra 104 W/cm2-105W/cm2 per materiali in acciaio.

Taglio vaporizzato

Nel processo di taglio per gassificazione laser, la velocità della temperatura superficiale del materiale che sale alla temperatura del punto di ebollizione è così veloce che è sufficiente per evitare la fusione causata dalla conduzione del calore, quindi parte del materiale vaporizza in vapore e scompare, e parte del il materiale viene spruzzato dal fondo della fessura dal gas ausiliario Il flusso viene soffiato via. In questo caso è richiesta una potenza laser molto elevata.

Per evitare che il vapore del materiale si condensi sulla parete della fessura, lo spessore del materiale non deve superare di molto il diametro del raggio laser. Questo processo è quindi adatto solo per applicazioni in cui deve essere evitata la rimozione di materiale fuso. Questa lavorazione è in realtà utilizzata solo in aree in cui le leghe a base di ferro sono molto piccole.

Questo processo non può essere utilizzato per materiali come il legno e alcune ceramiche che non sono allo stato fuso e pertanto è improbabile che consentano al vapore del materiale di ricondensarsi. Inoltre, questi materiali richiedono solitamente tagli più spessi. Nel taglio a gassificazione laser, la messa a fuoco ottimale del raggio dipende dallo spessore del materiale e dalla qualità del raggio. La potenza del laser e il calore di vaporizzazione hanno solo una certa influenza sulla posizione di messa a fuoco ottimale. Nel caso di un certo spessore della lastra, la velocità massima di taglio è inversamente proporzionale alla temperatura di vaporizzazione del materiale. La densità di potenza del laser richiesta è maggiore di 108 W/cm2 e dipende dal materiale, dalla profondità di taglio e dalla posizione di messa a fuoco del raggio. Nel caso di un determinato spessore della lamiera, supponendo una potenza laser sufficiente, la velocità massima di taglio è limitata dalla velocità del getto di gas.

Taglio controllato della frattura

Per i materiali fragili che possono essere facilmente danneggiati dal calore, il taglio ad alta velocità e controllabile viene eseguito mediante il riscaldamento del raggio laser, chiamato taglio a frattura controllata. Il contenuto principale di questo processo di taglio è: il raggio laser riscalda una piccola area del materiale fragile, provocando un grande gradiente termico e una forte deformazione meccanica in quest'area, portando alla formazione di crepe nel materiale. Finché viene mantenuto un gradiente di riscaldamento uniforme, il raggio laser può guidare le crepe in qualsiasi direzione desiderata.

Taglio a fusione di ossidazione (taglio laser a fiamma)

La fusione e il taglio utilizzano generalmente gas inerte. Se viene sostituito da ossigeno o altri gas attivi, il materiale si accende sotto l'irradiazione del raggio laser e si verifica una feroce reazione chimica con l'ossigeno per generare un'altra fonte di calore per riscaldare ulteriormente il materiale, che è chiamata fusione e taglio ossidativi.

A causa di questo effetto, per l'acciaio strutturale dello stesso spessore, la velocità di taglio che può essere ottenuta con questo metodo è superiore a quella del taglio per fusione. D'altra parte, questo metodo potrebbe avere una qualità di taglio peggiore rispetto al taglio per fusione. In effetti, produrrà un taglio più ampio, una rugosità evidente, una maggiore zona interessata dal calore e una qualità del bordo peggiore. Il taglio a fiamma laser non va bene quando il prsuperamento di modelli di precisione e spigoli vivi (c'è il pericolo di bruciare gli spigoli vivi). Un laser pulsato può essere utilizzato per limitare l'influenza termica e la potenza del laser determina la velocità di taglio. Nel caso di una certa potenza laser, il fattore limitante è l'apporto di ossigeno e la conducibilità termica del materiale.