{"id":30853,"date":"2024-10-08T09:03:52","date_gmt":"2024-10-08T09:03:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30853"},"modified":"2024-12-20T05:44:36","modified_gmt":"2024-12-20T05:44:36","slug":"principle-classification-of-laser-cutting","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/it\/principle-classification-of-laser-cutting\/","title":{"rendered":"La classificazione principale e le caratteristiche del taglio laser"},"content":{"rendered":"

1. <\/strong>Principio e classificazione del taglio laser<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Principio del taglio laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

IL taglio laser<\/a> utilizza un fascio focalizzato ad alta densit\u00e0 di potenza per funzionare, in modo che il materiale irradiato venga rapidamente fuso, vaporizzato, ablato o infiammato, e il materiale fuso venga soffiato via da un flusso d'aria ad alta velocit\u00e0 coassiale al fascio, tagliando cos\u00ec il pezzo in lavorazione.<\/p>\n\n\n\n

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Quando il raggio laser interagisce con il materiale, si verificano diversi processi. L'intenso calore generato dal raggio laser aumenta rapidamente la temperatura del materiale, provocandone la fusione, la vaporizzazione o una reazione chimica. L'interazione specifica dipende dalle propriet\u00e0 del materiale, come il coefficiente di assorbimento e il punto di fusione, nonch\u00e9 dai parametri laser, come la densit\u00e0 di potenza e la durata dell'impulso.<\/p>\n\n\n\n

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Per materiali con basso punto di fusione, come la plastica, il raggio laser pu\u00f2 fondere il materiale durante il taglio. Il materiale fuso viene quindi soffiato via da un getto di gas, creando un solco di taglio (la larghezza di taglio). Nel caso di materiali con punto di fusione pi\u00f9 elevato, come i metalli, il raggio laser vaporizza direttamente il materiale, creando un taglio stretto e preciso.<\/p>\n\n\n\n

L'assistenza gassosa \u00e8 comunemente utilizzata nel taglio laser per migliorare il processo di taglio. Un gas, come ossigeno o azoto, viene soffiato attraverso l'ugello della testa di taglio sulla superficie del materiale. Il gas aiuta a rimuovere il materiale fuso o vaporizzato dalla zona di taglio, raffredda il materiale e previene la formazione di bave o scorie. La scelta del gas dipende dal materiale da tagliare e dalla qualit\u00e0 di taglio desiderata.<\/p>\n\n\n\n

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La larghezza del taglio, o larghezza del kerf, \u00e8 determinata da diversi fattori, tra cui la potenza del laser, la dimensione del punto focale, lo spessore del materiale e la velocit\u00e0 di taglio. La larghezza del taglio pu\u00f2 essere controllata regolando questi parametri per ottenere la precisione di taglio desiderata. Inoltre, il taglio laser pu\u00f2 dare origine a un fenomeno chiamato conicit\u00e0, in cui il taglio assume una leggera forma conica. L'angolo di conicit\u00e0 dipende dalle propriet\u00e0 del materiale e dai parametri laser e pu\u00f2 essere ridotto al minimo ottimizzando le condizioni di taglio.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfNozioni di base sul laser:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Un laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) \u00e8 un dispositivo che produce un fascio concentrato di luce coerente. \u00c8 costituito da tre componenti principali: un mezzo attivo, una sorgente di energia e un risonatore ottico. Il mezzo attivo, che pu\u00f2 essere solido, liquido o gassoso, emette fotoni quando viene eccitato dalla sorgente di energia. Il risonatore ottico riflette i fotoni avanti e indietro attraverso il mezzo attivo, amplificando e allineando le onde luminose. Questo processo porta alla formazione di un fascio laser potente e coerente.<\/p>\n\n\n\n

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\u25cf\u00a0Taglio laser<\/a> classificazione<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Esistono diversi tipi di laser utilizzati nelle macchine per il taglio laser, tra cui laser a CO2, laser Nd:YAG e laser a fibra. I laser a CO2 sono i pi\u00f9 comuni e utilizzano una miscela di anidride carbonica, azoto ed elio come mezzo attivo. I laser Nd:YAG utilizzano un cristallo allo stato solido, come il granato di ittrio e alluminio drogato al neodimio, come mezzo attivo. I laser a fibra, invece, utilizzano una fibra ottica drogata con elementi di terre rare come mezzo attivo. Ogni tipo di laser ha le sue propriet\u00e0 uniche ed \u00e8 adatto a specifiche applicazioni di taglio.<\/p>\n\n\n\n

1)<\/strong> Laser a CO2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Comunemente utilizzato per tagliare materiali non metallici come legno, plastica, vetro e tessuti. Pu\u00f2 anche tagliare metalli come acciaio dolce, acciaio inossidabile e alluminio con la giusta configurazione.<\/p>\n\n\n\n

2) Taglio laser a vaporizzazione<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il pezzo viene riscaldato da un raggio laser ad alta densit\u00e0 di energia, la temperatura aumenta rapidamente, il punto di ebollizione del materiale viene raggiunto in brevissimo tempo e il materiale inizia a vaporizzare formando vapore. Questi vapori vengono espulsi ad alta velocit\u00e0 e, durante l'espulsione, si forma una fessura nel materiale. Il calore di vaporizzazione del materiale \u00e8 generalmente elevato, quindi per il taglio laser a gassificazione sono necessarie potenza e densit\u00e0 di potenza elevate.<\/p>\n\n\n\n

Il taglio mediante vaporizzazione laser viene spesso utilizzato per tagliare materiali metallici e non metallici molto sottili.<\/p>\n\n\n\n

3) Taglio laser a fusione<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Quando il laser viene fuso e tagliato, il materiale metallico viene fuso dal riscaldamento laser, quindi il gas non ossidante viene spruzzato attraverso un ugello coassiale al fascio di luce e il metallo liquido viene scaricato dalla forte pressione del gas formando una fessura. La fusione e il taglio laser non richiedono la vaporizzazione completa del metallo e l'energia richiesta \u00e8 solo 1\/10 di quella necessaria per il taglio per vaporizzazione.<\/p>\n\n\n\n

Il taglio laser a fusione viene utilizzato principalmente per il taglio di alcuni materiali non ossidabili o metalli attivi.<\/p>\n\n\n\n

4) Taglio laser all'ossigeno<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il principio del taglio laser a ossigeno \u00e8 simile a quello del taglio ossiacetilenico. Utilizza un laser come fonte di calore di preriscaldamento e un gas attivo come l'ossigeno come gas di taglio. Da un lato, il gas iniettato agisce sul metallo da tagliare innescando una reazione di ossidazione che rilascia una grande quantit\u00e0 di calore; dall'altro, l'ossido fuso e la massa fusa vengono espulsi dalla zona di reazione formando una fessura nel metallo.<\/p>\n\n\n\n

Poich\u00e9 la reazione di ossidazione durante il processo di taglio genera una grande quantit\u00e0 di calore, l'energia richiesta per il taglio laser per ossidazione \u00e8 solo la met\u00e0 di quella richiesta per il taglio per fusione e la velocit\u00e0 di taglio \u00e8 molto maggiore rispetto al taglio laser per vaporizzazione e al taglio per fusione.<\/p>\n\n\n\n

Il taglio laser all'ossigeno viene utilizzato principalmente per acciaio al carbonio, acciaio al titanio e materiali metallici trattati termicamente, come il trattamento termico.<\/p>\n\n\n\n

5) Taglio laser e controllo della frattura<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il laser dicing consiste nello scansionare la superficie del materiale fragile con un laser ad alta densit\u00e0 di energia, in modo che il materiale venga evaporato tramite calore fino a formare una piccola scanalatura. Successivamente, viene applicata una certa pressione e il materiale fragile viene incrinato in corrispondenza della piccola scanalatura. I laser per il laser scribing sono generalmente laser Q-switched e laser a CO2.<\/p>\n\n\n\n

Il controllo della frattura avviene tramite una distribuzione di temperatura elevata generata dall'incisione laser, che genera uno stress termico locale nel materiale fragile, causandone l'interruzione.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfProcesso di taglio laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il processo di taglio laser prevede diverse fasi. Innanzitutto, il raggio laser viene generato dalla sorgente laser e guidato attraverso una serie di specchi e lenti fino alla testa di taglio. La testa di taglio contiene un'ottica di focalizzazione che concentra il raggio laser in uno spot di piccole dimensioni. Il raggio laser focalizzato viene quindi indirizzato sul materiale da tagliare.<\/p>\n\n\n\n

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2. Caratteristiche del taglio laser<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Vantaggio<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1) Buona qualit\u00e0 di taglio<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il taglio laser consente di ottenere una migliore qualit\u00e0 di taglio grazie al piccolo spot laser, all'elevata densit\u00e0 di energia e alla rapida velocit\u00e0 di taglio.<\/p>\n\n\n\n

2) Elevata efficienza di taglio<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Grazie alle caratteristiche di trasmissione del laser, la macchina per il taglio laser \u00e8 generalmente dotata di pi\u00f9 tavoli di lavoro a controllo numerico e l'intero processo di taglio pu\u00f2 essere realizzato a controllo numerico. Durante il funzionamento, \u00e8 sufficiente modificare il programma NC per applicare il taglio a diverse forme di componenti, eseguire tagli bidimensionali e realizzare tagli tridimensionali.<\/p>\n\n\n\n

3) Alta velocit\u00e0 di taglio<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il taglio laser non richiede materiali di fissaggio, il che consente di risparmiare sui dispositivi di fissaggio e sui tempi ausiliari per il carico e lo scarico.<\/p>\n\n\n\n

4) Taglio senza contatto<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Durante il taglio laser non c'\u00e8 contatto tra la torcia e il pezzo in lavorazione e non c'\u00e8 usura dell'utensile. Per lavorare pezzi di forme diverse, non \u00e8 necessario cambiare "utensile", basta modificare i parametri di uscita del laser. Il processo di taglio laser \u00e8 silenzioso, con poche vibrazioni e non inquina.<\/p>\n\n\n\n

\u25cf Svantaggio<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Taglio laser A causa della potenza limitata del laser e del volume dell'attrezzatura, il taglio laser pu\u00f2 tagliare solo piastre e tubi di spessore medio e piccolo e la velocit\u00e0 di taglio diminuisce significativamente all'aumentare dello spessore del pezzo.<\/p>\n\n\n\n

Le attrezzature per il taglio laser sono costose e richiedono un investimento una tantum.<\/p>\n\n\n\n

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