Taglio laser 101: Principi e caratteristiche uniche

Principio del taglio laser

Taglio laser utilizza una lente di focalizzazione per concentrare il raggio laser sulla superficie del pezzo, provocando la fusione del materiale. Contemporaneamente, un gas compresso, coassiale con il raggio laser, soffia via il materiale fuso. Il raggio laser e il pezzo si muovono l'uno rispetto all'altro lungo un determinato percorso, creando così un taglio di forma specifica. Il principio del laser Il taglio è illustrato nella Figura 1.

1-Generatore laser
2-Raggio laser
3-Specchio riflettente
Obiettivo a 4 punti di messa a fuoco
5-Assistere il gas
6 ugelli
7-Pezzo di lavoro

Classificazione del taglio laser

Taglio laser possono essere classificati in quattro categorie: taglio a fusione laser, taglio a vaporizzazione laser, taglio a ossigeno laser e incisione laser a frattura controllata.

Taglio laser a fusione

Simile alla saldatura laser a penetrazione profonda, il taglio per fusione laser utilizza il riscaldamento laser per fondere il materiale metallico. Successivamente, un gas non ossidante (come Ar, He, N, ecc.) viene spruzzato attraverso un ugello coassiale con il raggio laser per soffiare via il metallo liquido, formando un taglio.

Il taglio per fusione laser viene utilizzato principalmente per il taglio di materiali non facilmente ossidabili o per il taglio di materiali attivi. metallicome l'acciaio inossidabile, il titanio e le leghe di titanio, l'alluminio e le leghe di alluminio.

Taglio a vaporizzazione laser

Questo metodo utilizza un raggio laser ad alta densità di potenza per riscaldare la superficie del pezzo, facendo salire rapidamente la temperatura fino al punto di ebollizione del materiale in un tempo estremamente breve. Il materiale inizia a vaporizzarsi rapidamente: una parte si trasforma in vapore e il resto forma particelle liquide e solide che vengono soffiate via dal fondo del taglio, creando il taglio.

Il taglio a vaporizzazione laser è comunemente utilizzato per materiali metallici estremamente sottili e materiali non metallici come carta, tessuto, legno, plastica e gomma.

Taglio laser ad ossigeno

Il principio del taglio laser a ossigeno è simile a quello del taglio ossiacetilenico. Il raggio laser funge da fonte di calore di preriscaldamento, mentre l'ossigeno e altri gas attivi sono utilizzati come gas di taglio. Il gas spruzzato interagisce con il metallo da taglio, provocando una reazione di ossidazione che rilascia una grande quantità di calore, riscaldando lo strato successivo di metallo e facendolo continuare a ossidare. Contemporaneamente, gli ossidi fusi e i materiali fusi vengono espulsi dalla zona di reazione, formando il taglio.

Il taglio laser a ossigeno richiede solo la metà dell'energia del taglio laser a fusione, grazie al notevole calore generato dalla reazione di ossidazione durante il processo di taglio. Inoltre, il velocità di taglio è molto più veloce di quello del taglio a vaporizzazione laser e del taglio a fusione laser.

Il taglio laser a ossigeno è adatto a materiali che possono essere ossidati, come le leghe a base di ferro, il titanio e l'alluminio, oltre ad altri materiali metallici non ferrosi.

Scrittura laser con frattura controllata

La scalfittura laser consiste nello scansionare la superficie di materiali fragili con un raggio laser ad alta densità energetica per creare una piccola scanalatura o una serie di piccoli fori. Applicando una certa pressione, il materiale fragile si rompe lungo la scanalatura o il foro. La frattura controllata utilizza il raggio laser per riscaldare la scanalatura, creando uno stress termico locale nel materiale fragile, che porta alla sua rottura lungo la scanalatura.

L'incisione laser a frattura controllata è adatta al taglio di materiali fragili come pietra, ceramica, vetro e ghisa.

Caratteristiche del taglio laser

Vantaggi:

Taglio di alta qualità

Il piccolo spot del fascio laser e l'energia concentrata riducono al minimo la deformazione termica del pezzo in lavorazione, con il risultato di ottenere cordoli stretti (tipicamente di 0,10-0,20 mm di larghezza), superfici di taglio lisce, assenza di bave o scorie e l'assenza di collasso dei bordi, tipicamente riscontrabile nei sistemi di taglio a lama. tosaturaeliminando la necessità di una lavorazione secondaria.

Rapida velocità di taglio ed elevata precisione

Le dimensioni ridotte dello spot e l'energia concentrata del fascio laser consentono velocità di taglio fino a 10 m/min, nettamente superiori a quelle del taglio a filo.

Non danneggia il pezzo in lavorazione

Il taglio laser è un metodo di taglio senza contatto, che garantisce l'assenza di contatto con la superficie del pezzo, il minimo rumore e il minimo inquinamento.

Indipendente dalla durezza e dalla forma del materiale

Il taglio laser può lavorare materiali come l'acciaio inossidabile, le leghe di alluminio e le leghe dure, indipendentemente dalla loro durezza, e può produrre qualsiasi forma desiderata, compreso il taglio di tubi sottili e di piccolo spessore e altri profili irregolari.

Capacità di lavorare materiali non metallici

Si tratta di plastica, legno, PVC, pelle, tessuti e vetro organico.

Risparmio di materiali e costi

Il nesting dell'intero foglio e il taglio su misura riducono i costi di manodopera e materiali.

Sviluppo accelerato di nuovi prodotti

Una volta completati i progetti dei prodotti, la lavorazione laser può produrre rapidamente prodotti fisici.

Svantaggi:

（1）Limitato dalla potenza del laser e dalle dimensioni dell'apparecchiatura, il taglio laser è adatto solo al taglio di lamiere e tubi di medio e piccolo spessore e la velocità di taglio diminuisce significativamente con l'aumentare dello spessore.

（2）Costi elevati delle apparecchiature e investimenti iniziali consistenti.

Applicazioni del taglio laser

Il taglio laser trova ampia applicazione in diversi campi. Nel settore automobilistico, le macchine per il taglio laser tridimensionale sono ampiamente utilizzate nella produzione di prototipi di automobili e nella produzione di piccoli lotti. Il taglio laser di lastre e nastri sottili comuni, come l'alluminio e l'acciaio inossidabile, ha raggiunto velocità di taglio fino a 10 m/min, riducendo significativamente i cicli di preparazione della produzione e consentendo una produzione flessibile in officina.

Nell'industria aerospaziale, il taglio laser è utilizzato principalmente per tagliare materiali aerospaziali speciali come leghe di titanio, leghe di alluminio, leghe di nichel, leghe di cromo, ossido di berillio e materiali compositi. Tra i componenti aerospaziali lavorati con il taglio laser vi sono i tubi di fiamma dei motori, gli involucri in lega di titanio a parete sottile, i telai degli aerei, la pelle di titanio, i longheroni delle ali, i pannelli dei piani di coda e le pale dei rotori principali degli elicotteri.

La tecnologia di taglio laser ha anche un'ampia gamma di applicazioni nel campo dei materiali non metallici, consentendo il taglio di materiali fragili e di elevata durezza come il nitruro di silicio, la ceramica e il quarzo, nonché di materiali flessibili come tessuti, carta, fogli di plastica e gomma. Ad esempio, l'uso del laser per il nesting dei capi di abbigliamento può far risparmiare da 10% a 20% di tessuto e aumentare la produttività di oltre tre volte.