Il taglio laser è un processo termico con molte applicazioni nel mondo della produzione industriale. Le macchine da taglio laser sono in grado di incidere e tagliare rapidamente le lamiere, anche con le forme più complesse, offrendo finiture di alta qualità.
In questo articolo Wiki, esamineremo la procedura del taglio laser, le tecniche e i gas di processo, tra cui azoto, ossigeno, e aria compressa, per aiutarti a capire come funziona e i suoi vantaggi.
Cos'è il taglio laser?
Il taglio laser è un processo che utilizza un laser ad alta potenza, direzionato da un sistema di controllo numerico computerizzato (CNC), che attraversa un'ottica per tagliare i materiali. Questo processo è ampiamente utilizzato in molti settori, tra cui quello automobilistico, aerospaziale, elettronico e medico, per tagliare materiali quali metalli, plastiche, ceramiche, legno, tessuti e carta.
Il taglio laser prevede l'utilizzo di un fascio laser concentrato che fonde il materiale in un'area specifica con l'aiuto di un getto di gas coassiale al fine di rimuovere una piccola porzione di materiale, chiamata kerf. Il fascio laser non viene influenzato dal gas, che può bruciare, fondere o vaporizzare efficacemente il materiale, mentre i detriti derivanti dal processo vengono eliminati, assicurando una finitura di alta qualità del bordo.
Il taglio laser può essere utilizzato anche per la saldatura e l'incisione. Le tre tecniche principali per il taglio laser sono laser al CO2, laser al neodimio (Nd) e laser al neodimio ittrio-alluminio-granato (Nd:YAG). Il tipo di laser utilizzato può influire sulle prestazioni. I vantaggi del taglio laser includono precisione, accuratezza, contaminazione ridotta e maggiore facilità di utilizzo. I laser a fibra ottica, in particolare, sono noti per le loro eccellenti capacità di effettuare tagli di precisione. Uno dei principali vantaggi dei laser a fibra ottica è la capacità di fornire una qualità del fascio uniforme su lunghe distanze per realizzare tagli uniformi su materiali di vario tipo e spessore. Questa caratteristica contribuisce a una maggiore qualità del bordo e riduce al minimo la necessità di rilavorazioni.
Come funziona una macchina da taglio laser?
Le macchine da taglio laser funzionano dirigendo un fascio laser ad alta potenza tramite un'ottica sul materiale da tagliare. Il fascio laser viene concentrato tramite una lente e proiettato sul materiale, fondendolo o vaporizzandolo in un'area specifica a causa del rapido aumento della temperatura. Il materiale viene quindi rimosso da un getto di gas coassiale, che elimina il materiale fuso e crea il kerf. Il getto di gas aiuta anche a raffreddare il materiale e a evitare che si deformi o distorca. La macchina da taglio laser è controllata da un sistema di controllo numerico computerizzato (CNC) che garantisce precisione e accuratezza nel processo di taglio.
Quali sono i gas di processo utilizzati per il taglio laser?
I gas di processo vengono utilizzati nel taglio laser per migliorare la qualità e l'efficienza del taglio. Il gas di processo aiuta a eliminare il materiale fuso e a evitare che si solidifichi di nuovo sulla superficie del pezzo. Inoltre, aiuta a raffreddare il materiale e a evitare che si deformi o distorca. I gas di processo più comuni nel taglio laser sono l'azoto, l'ossigeno e l'aria compressa.
1. Uso dell'azoto nel taglio laser
L'azoto è il gas di processo più diffuso nel taglio laser, grazie alle sue proprietà inerti. Viene utilizzato per garantire le massime prestazioni del laser, in particolare quando è necessario un taglio di alta qualità. L'azoto elimina l'ossigeno presente nell'aria e ne impedisce la reazione con il metallo caldo realizzando un taglio perfetto e lucido senza influire sul colore del materiale (a seconda della purezza dell'azoto utilizzato). L'azoto gassoso, essendo inerte, impedisce che il bordo di taglio si ossidi e permette al laser di funzionare in un ambiente privo di ossigeno. L'azoto è inoltre essenziale per ridurre i costi, aumentare la velocità di taglio, aumentare la produttività, migliorare il controllo, ottenere la massima efficienza e realizzare una soluzione on-demand e plug-and-play.
2. Uso dell'ossigeno nel taglio laser
L'ossigeno viene utilizzato nel taglio laser per materiali più difficili da tagliare con gli altri metodi. L'ossigeno è un gas altamente reattivo e causa una reazione esotermica moltiplicando la potenza del fascio laser e permettendo di tagliare materiali più spessi. L'ossigeno reagisce con il materiale da tagliare creando una reazione chimica che aiuta a fondere e vaporizzare il materiale. A seconda del materiale, l'ossigeno viene utilizzato anche per aumentare la velocità di taglio e ridurre il costo dell'intero processo. Tuttavia, l'ossigeno può causare ossidazione e quindi provocare la formazione di uno strato di carbonio sul bordo di taglio, con conseguente finitura di scarsa qualità e problemi di aderenza per eventuali rivestimenti o vernici che devono essere applicati. A causa dell'elevata reattività dell'ossigeno, non è possibile ottenere sezioni molto sottili.
3. Uso dell'aria compressa nel taglio laser
Anche l'aria compressa può essere utilizzata come gas di processo nel taglio laser essendo più veloce e più economica. Tuttavia, non consente di ottenere parti con bordi molto puliti perché l'aria contiene il 21% di ossigeno (normalmente, le parti devono essere rifinite prima del processo successivo, richiedendo ulteriore manodopera). Questo tipo di taglio può risultare utile su parti destinate a successive lavorazioni, come verniciatura o saldatura, e per le quali il colore del bordo di taglio non incide sul risultato finale.
Qual è la purezza che deve avere il gas di processo?
La purezza del gas di processo dipende dalle caratteristiche del prodotto finale desiderate dal cliente, anche se è necessario considerare che:
Se si utilizza l'aria atmosferica, la purezza dell'aria non può essere modificata, si avrà azoto al 78% e ossigeno al 21% circa.
Se si utilizza l'ossigeno, in genere i valori di purezza superano il 99,5%.
Infine, se si utilizza l'azoto, la purezza dipenderà dal materiale da tagliare, dall'eventuale trattamento successivo, dall'importanza del colore del bordo di taglio, ecc.
Tenendo in considerazione questi fattori, minore è la purezza dell'azoto, minori saranno i costi.
È possibile generare un gas di processo come l'azoto nel proprio stabilimento?
Sì, è possibile generare il proprio gas di processo, come l'azoto, all'interno dello stabilimento. Integrando un sistema di generazione di gas ad alta pressione nella struttura, le aziende possono garantire una fornitura continua di gas, disponibile ininterrottamente, 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Questo approccio non solo riduce le spese di esercizio, ma garantisce anche un controllo completo del consumo di gas. Inoltre, eliminando la necessità di trasporto con autocarri, le aziende possono ridurre significativamente le emissioni di CO2 contribuendo alla sostenibilità ambientale.
Generatori di azoto per il taglio laser
I generatori di azoto sono essenziali per ottimizzare le operazioni di taglio laser e offrono una serie di vantaggi pratici. Esistono due tipi di generatori di azoto, a membrana e ad adsorbimento a pressione oscillante o PSA (Pressure Swing Adsorption) che permettono di ottenere livelli di purezza molto elevati.
Le aziende che utilizzano azoto nel taglio laser possono ridurre significativamente i costi generando la propria fornitura di azoto, eliminando la necessità di approvvigionamenti esterni. Questa produzione interna assicura inoltre un maggiore controllo sulla purezza dell'azoto e una qualità costante senza dipendenza da fornitori esterni.
Inoltre, producendo azoto in loco, le aziende contribuiscono alla sostenibilità ambientale riducendo le emissioni di trasporto e minimizzando la dipendenza dai tradizionali metodi di produzione di azoto. Nel complesso, l'uso di generatori di azoto rappresenta una scelta pragmatica per le aziende che desiderano migliorare l'efficienza e la responsabilità ambientale nei processi di taglio laser.
Compressori ad alta pressione e booster per il taglio laser
Le macchine da taglio laser spesso fanno affidamento sull'aria compressa o sui gas per varie funzioni, tra cui alimentare lo stesso laser. I compressori ad alta pressione e i booster forniscono l'aria compressa necessaria o i gas di processo come l'azoto per effettuare il taglio laser. Garantiscono una fonte di alimentazione costante e affidabile per il laser, contribuendo a un taglio stabile e preciso. I compressori ad alta pressione vengono utilizzati per comprimere i gas come l'azoto o l'ossigeno per il taglio laser assistito. La pressurizzazione dei gas assistiti migliora il processo di taglio laser e facilita l'erogazione di gas ad alta pressione alla testa di taglio per prestazioni ottimali.
I sistemi di taglio laser spesso incorporano compressori ad alta pressione o booster come parte di una soluzione integrata per una configurazione semplificata ed efficiente per le applicazioni di taglio laser. L'integrazione di compressori ad alta pressione con sistemi di taglio laser offre una soluzione completa per le esigenze industriali.
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