Il laser è stato utilizzato per la prima volta per il taglio negli anni '70. Nella moderna linea di produzione industriale, il taglio laser è più ampiamente utilizzato nella lavorazione di lamiere, plastica, vetro, ceramica, semiconduttori, tessuti, legno e carta e altri materiali.
Nei prossimi anni crescerà anche l'applicazione del taglio laser nel campo delle lavorazioni meccaniche di precisione e delle microlavorazioni.
Taglio laser
Quando il raggio laser focalizzato colpisce il pezzo, la temperatura dell'area irradiata aumenterà bruscamente per fondere o vaporizzare il materiale. Una volta che il raggio laser penetra nel pezzo, inizia il processo di taglio: il raggio laser si muove lungo la linea di contorno mentre fonde il materiale. Solitamente viene utilizzato un getto d'aria per soffiare via la fusione dall'incisione, lasciando uno spazio ridotto tra la parte tagliata e il telaio della piastra, largo quasi quanto il raggio laser focalizzato.
Taglia fuoco
Il taglio a fiamma è un processo standard utilizzato per il taglio dell'acciaio dolce, utilizzando l'ossigeno come gas di taglio. L'ossigeno viene pressurizzato fino a 6 bar e quindi soffiato nell'incisione. Lì, il metallo riscaldato reagisce con l'ossigeno: inizia a bruciare e ad ossidarsi. La reazione chimica rilascia una grande quantità di energia (fino a cinque volte l'energia laser) per assistere il raggio laser nel taglio.
Taglio Fusion
Il taglio a fusione è un altro processo standard utilizzato per il taglio del metallo. Può anche essere usato per tagliare altri materiali fusibili, come la ceramica.
Come gas da taglio viene utilizzato azoto o argon e attraverso l'incisione viene soffiato gas con una pressione di 2-20 bar. L'argon e l'azoto sono gas inerti, il che significa che non reagiscono con il metallo fuso nell'incisione, ma li soffiano solo sul fondo. Allo stesso tempo, il gas inerte può proteggere il tagliente dall'ossidazione dell'aria.
Taglio ad aria compressa
L'aria compressa può essere utilizzata anche per tagliare lamiere sottili. La pressione 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 con aria compressa è fondamentalmente un taglio per fusione.
Taglio assistito al plasma
Se i parametri sono selezionati correttamente, le nuvole di plasma appariranno nell'incisione di fusione e taglio assistita dal plasma. La nuvola di plasma è composta da vapore metallico ionizzato e gas da taglio ionizzato. La nuvola di plasma assorbe l'energia del laser CO2 e la trasforma nel pezzo in lavorazione, in modo che al pezzo venga accoppiata più energia e il materiale si fonderà più velocemente, con conseguente taglio più veloce. Pertanto, questo processo di taglio è anche chiamato taglio al plasma ad alta velocità.
La nuvola di plasma è in realtà trasparente al laser solido, quindi la fusione e il taglio assistiti dal plasma possono utilizzare solo il laser a CO2.
Taglio di vaporizzazione
Il taglio a vaporizzazione fa evaporare il materiale, minimizzando il più possibile l'effetto termico sui materiali circostanti. L'effetto di cui sopra può essere ottenuto utilizzando la lavorazione laser a CO2 continua per evaporare materiali a basso calore e ad alto assorbimento, come film plastici sottili e materiali infusibili come legno, carta e schiuma.
I laser a impulsi ultracorti consentono di applicare questa tecnologia ad altri materiali. Gli elettroni liberi nel metallo assorbono il laser e si riscaldano violentemente. L'impulso laser non reagisce con le particelle fuse e il plasma, il materiale sublima direttamente e non c'è tempo per trasferire energia ai materiali circostanti sotto forma di calore. Quando l'impulso di picosecondi elimina il materiale, non vi è alcun effetto termico evidente, nessuna fusione e formazione di bave.
Parametri: regolare il processo di elaborazione
Molti parametri influenzano il processo di taglio laser, alcuni dipendono dalle prestazioni tecniche del laser e della macchina utensile, mentre altri sono variabili.
Grado di polarizzazione
Il grado di polarizzazione indica quale percentuale della luce laser viene convertita. Il grado tipico di polarizzazione è generalmente intorno al 90%. Questo è sufficiente per un taglio di alta qualità.
Diametro di messa a fuoco
Il diametro focale influisce sulla larghezza dell'incisione e il diametro focale può essere modificato modificando la lunghezza focale della lente di messa a fuoco. Un diametro focale più piccolo significa un'incisione più stretta.
Posizione di messa a fuoco
La posizione focale determina il diametro del raggio e la densità di potenza sulla superficie del pezzo e la forma dell'incisione.
Potenza laser
La potenza del laser deve corrispondere 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 elaborazione.
Modalità operativa
La modalità continua viene utilizzata principalmente per tagliare contorni standard di metalli e plastica di dimensioni da millimetri a centimetri. Per fondere la perforazione o produrre un contorno preciso, viene utilizzato un laser pulsato a bassa frequenza.
Velocità di taglio
La potenza del laser e la velocità di taglio devono corrispondere. Velocità di taglio troppo elevate o troppo lente comporteranno una maggiore rugosità e formazione di bave.
Diametro ugello
Il diametro dell'ugello determina il flusso e la forma del gas emesso dall'ugello. Più spesso è il materiale, maggiore è il diametro del getto di gas e, di conseguenza, maggiore è il diametro dell'ugello.
Purezza e pressione del gas
L'ossigeno e l'azoto sono spesso usati come gas da taglio. La purezza e la pressione dell'aria influiscono sull'effetto di taglio.
Quando si utilizza l'ossitaglio, la purezza del gas deve raggiungere il 99,95%. Più spessa è la lamiera d'acciaio, minore è la pressione del gas utilizzata.
Quando si utilizza l'azoto per la fusione e il taglio, la purezza del gas deve raggiungere il 99,995% (idealmente il 99,999%) ed è necessaria una pressione dell'aria più elevata per la fusione e il taglio di lastre di acciaio spesse.
Scheda tecnica
Nella fase iniziale del taglio laser, gli utenti devono decidere autonomamente l'impostazione dei parametri di lavorazione tramite un'operazione di prova. Ora, i parametri di elaborazione maturi sono memorizzati nel dispositivo di controllo del sistema di taglio. Per ogni tipo di materiale e spessore ci sono dati corrispondenti. La tabella dei parametri tecnici consente anche a coloro che non hanno familiarità con questa tecnologia di utilizzare l'attrezzatura di taglio laser senza problemi.
Fattori di valutazione della qualità del taglio laser
Esistono molti criteri per giudicare la qualità dei bordi tagliati al laser. Standard come la forma della bava, la depressione e la grana possono essere valutati a occhio nudo; verticalità, rugosità e larghezza di taglio devono essere misurate con appositi strumenti. Anche la deposizione del materiale, la corrosione, l'area interessata dal calore e la deformazione sono fattori importanti per misurare la qualità del taglio laser.
Ampie prospettive
Il continuo successo del taglio laser va oltre la maggior parte delle altre aziende. Questa tendenza continua oggi. In futuro, le prospettive applicative del taglio laser diventeranno sempre più ampie.
Taglio laser
Quando il raggio laser focalizzato colpisce il pezzo, la temperatura dell'area irradiata aumenterà bruscamente per fondere o vaporizzare il materiale. Una volta che il raggio laser penetra nel pezzo, inizia il processo di taglio: il raggio laser si muove lungo la linea di contorno mentre fonde il materiale. Solitamente viene utilizzato un getto d'aria per soffiare via la fusione dall'incisione, lasciando uno spazio ridotto tra la parte tagliata e il telaio della piastra, largo quasi quanto il raggio laser focalizzato.
Taglia fuoco
Il taglio a fiamma è un processo standard utilizzato per il taglio dell'acciaio dolce, utilizzando l'ossigeno come gas di taglio. L'ossigeno viene pressurizzato fino a 6 bar e quindi soffiato nell'incisione. Lì, il metallo riscaldato reagisce con l'ossigeno: inizia a bruciare e ad ossidarsi. La reazione chimica rilascia una grande quantità di energia (fino a cinque volte l'energia laser) per assistere il raggio laser nel taglio.
Taglio Fusion
Il taglio a fusione è un altro processo standard utilizzato per il taglio del metallo. Può anche essere usato per tagliare altri materiali fusibili, come la ceramica.
Come gas da taglio viene utilizzato azoto o argon e attraverso l'incisione viene soffiato gas con una pressione di 2-20 bar. L'argon e l'azoto sono gas inerti, il che significa che non reagiscono con il metallo fuso nell'incisione, ma li soffiano solo sul fondo. Allo stesso tempo, il gas inerte può proteggere il tagliente dall'ossidazione dell'aria.
Taglio ad aria compressa
L'aria compressa può essere utilizzata anche per tagliare lamiere sottili. La pressione 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 con aria compressa è fondamentalmente un taglio per fusione.
Taglio assistito al plasma
Se i parametri sono selezionati correttamente, le nuvole di plasma appariranno nell'incisione di fusione e taglio assistita dal plasma. La nuvola di plasma è composta da vapore metallico ionizzato e gas da taglio ionizzato. La nuvola di plasma assorbe l'energia del laser CO2 e la trasforma nel pezzo in lavorazione, in modo che al pezzo venga accoppiata più energia e il materiale si fonderà più velocemente, con conseguente taglio più veloce. Pertanto, questo processo di taglio è anche chiamato taglio al plasma ad alta velocità.
La nuvola di plasma è in realtà trasparente al laser solido, quindi la fusione e il taglio assistiti dal plasma possono utilizzare solo il laser a CO2.
Taglio di vaporizzazione
Il taglio a vaporizzazione fa evaporare il materiale, minimizzando il più possibile l'effetto termico sui materiali circostanti. L'effetto di cui sopra può essere ottenuto utilizzando la lavorazione laser a CO2 continua per evaporare materiali a basso calore e ad alto assorbimento, come film plastici sottili e materiali infusibili come legno, carta e schiuma.
I laser a impulsi ultracorti consentono di applicare questa tecnologia ad altri materiali. Gli elettroni liberi nel metallo assorbono il laser e si riscaldano violentemente. L'impulso laser non reagisce con le particelle fuse e il plasma, il materiale sublima direttamente e non c'è tempo per trasferire energia ai materiali circostanti sotto forma di calore. Quando l'impulso di picosecondi elimina il materiale, non vi è alcun effetto termico evidente, nessuna fusione e formazione di bave.
Parametri: regolare il processo di elaborazione
Molti parametri influenzano il processo di taglio laser, alcuni dipendono dalle prestazioni tecniche del laser e della macchina utensile, mentre altri sono variabili.
Grado di polarizzazione
Il grado di polarizzazione indica quale percentuale della luce laser viene convertita. Il grado tipico di polarizzazione è generalmente intorno al 90%. Questo è sufficiente per un taglio di alta qualità.
Diametro di messa a fuoco
Il diametro focale influisce sulla larghezza dell'incisione e il diametro focale può essere modificato modificando la lunghezza focale della lente di messa a fuoco. Un diametro focale più piccolo significa un'incisione più stretta.
Posizione di messa a fuoco
La posizione focale determina il diametro del raggio e la densità di potenza sulla superficie del pezzo e la forma dell'incisione.
Potenza laser
La potenza del laser deve corrispondere 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 elaborazione.
Modalità operativa
La modalità continua viene utilizzata principalmente per tagliare contorni standard di metalli e plastica di dimensioni da millimetri a centimetri. Per fondere la perforazione o produrre un contorno preciso, viene utilizzato un laser pulsato a bassa frequenza.
Velocità di taglio
La potenza del laser e la velocità di taglio devono corrispondere. Velocità di taglio troppo elevate o troppo lente comporteranno una maggiore rugosità e formazione di bave.
Diametro ugello
Il diametro dell'ugello determina il flusso e la forma del gas emesso dall'ugello. Più spesso è il materiale, maggiore è il diametro del getto di gas e, di conseguenza, maggiore è il diametro dell'ugello.
Purezza e pressione del gas
L'ossigeno e l'azoto sono spesso usati come gas da taglio. La purezza e la pressione dell'aria influiscono sull'effetto di taglio.
Quando si utilizza l'ossitaglio, la purezza del gas deve raggiungere il 99,95%. Più spessa è la lamiera d'acciaio, minore è la pressione del gas utilizzata.
Quando si utilizza l'azoto per la fusione e il taglio, la purezza del gas deve raggiungere il 99,995% (idealmente il 99,999%) ed è necessaria una pressione dell'aria più elevata per la fusione e il taglio di lastre di acciaio spesse.
Scheda tecnica
Nella fase iniziale del taglio laser, gli utenti devono decidere autonomamente l'impostazione dei parametri di lavorazione tramite un'operazione di prova. Ora, i parametri di elaborazione maturi sono memorizzati nel dispositivo di controllo del sistema di taglio. Per ogni tipo di materiale e spessore ci sono dati corrispondenti. La tabella dei parametri tecnici consente anche a coloro che non hanno familiarità con questa tecnologia di utilizzare l'attrezzatura di taglio laser senza problemi.
Fattori di valutazione della qualità del taglio laser
Esistono molti criteri per giudicare la qualità dei bordi tagliati al laser. Standard come la forma della bava, la depressione e la grana possono essere valutati a occhio nudo; verticalità, rugosità e larghezza di taglio devono essere misurate con appositi strumenti. Anche la deposizione del materiale, la corrosione, l'area interessata dal calore e la deformazione sono fattori importanti per misurare la qualità del taglio laser.
Ampie prospettive
Il continuo successo del taglio laser va oltre la maggior parte delle altre aziende. Questa tendenza continua oggi. In futuro, le prospettive applicative del taglio laser diventeranno sempre più ampie.
