Taglio Laser – Parte 1
1. Introduzione
Il taglio laser è una tecnologia che utilizza un laser per tagliare materiali ed è tipicamente utilizzato per applicazioni industriali manifatturiere, ma sta anche iniziando ad essere utilizzato da scuole, piccole imprese e hobbisti. Il taglio laser funziona dirigendo l’uscita di un laser ad alta potenza, generalmente attraverso sistemi ottici. L’ottica laser e il CNC (controllo numerico computerizzato) sono utilizzati per posizionare il materiale o il raggio laser generato. Un tipico laser commerciale per il taglio di materiali include un sistema di controllo del movimento per seguire un CNC o un G-code del modello da tagliare sul materiale. Il raggio laser focalizzato è diretto verso il materiale, che quindi si scioglie, brucia, si vaporizza o viene spazzato via da un getto di gas, lasciando un bordo con una finitura superficiale di alta qualità. I sistemi di taglio laser industriali sono utilizzati per tagliare materiali in lastra piana e materiali strutturali e per tubazioni.
2. Storia
Nel 1965, la prima macchina da taglio laser in produzione fu utilizzata per praticare fori su punzoni diamantati. Questa macchina fu realizzata dal Western Electric Engineering Research Center. Nel 1967, i britannici furono pionieri del taglio dei metalli a getto di ossigeno assistito dal laser. Nei primi anni ’70, questa tecnologia fu messa in produzione per tagliare il titanio per applicazioni aerospaziali. Allo stesso tempo furono sviluppati laser a CO2 per tagliare sostanze non metalliche come i tessuti perché, al tempo, i laser a CO2 non erano abbastanza potenti per tale scopo.
3. Processo
Taglio laser industriale dell’acciaio con istruzioni di taglio programmate tramite l’interfaccia CNC
La generazione del raggio laser comporta la stimolazione con scariche elettriche o lampade all’interno di un contenitore chiuso di un materiale in grado di emettere un raggio laser. Quando il materiale in grado di emettere un raggio laser viene stimolato, il raggio viene riflesso internamente per mezzo di uno specchio parziale, fino a quando non raggiunge un’energia sufficiente per sfuggire sotto forma di flusso di luce coerente monocromatica. Per dirigere la luce coerente verso una lente, vengono generalmente utilizzati specchi o fibre ottiche, che focalizzano la luce sulla zona di lavoro. La parte più stretta del raggio focalizzato è generalmente di dimensioni inferiori a 0,32 mm di diametro. A seconda dello spessore del materiale, sono possibili larghezze di taglio fino a soli 0,10 mm. Per poter iniziare a tagliare da un punto diverso dal bordo, prima di ogni taglio viene eseguita una foratura. La foratura impiega di solito un raggio laser pulsato ad alta potenza che crea lentamente un buco nel materiale, impiegando, ad esempio, circa 5-15 secondi nel caso dell’acciaio inossidabile da 13 mm.
I raggi paralleli di luce coerente provenienti dalla sorgente laser cadono spesso nell’intervallo di 1,5-2,0 mm di diametro. Questo raggio è normalmente focalizzato e intensificato da una lente o uno specchio in un punto molto piccolo di circa 0,025 mm per creare un raggio laser molto intenso. Per ottenere la finitura più liscia possibile durante il taglio del contorno, la direzione della polarizzazione del raggio deve essere ruotata mentre gira intorno al bordo di un pezzo sagomato. Per il taglio della lamiera, la lunghezza focale è solitamente di 38-76 mm.
I vantaggi del taglio laser rispetto al taglio meccanico comprendono un blocco del pezzo più semplice e una riduzione della contaminazione del pezzo (poiché non vi è alcun bordo tagliente che possa essere contaminato dal materiale o contaminare il materiale). La precisione può essere migliore, poiché il raggio laser non si usura durante il processo. Vi è anche una minore possibilità di deformare il materiale che viene tagliato, poiché i sistemi laser generano calore solo in una piccola area. Alcuni materiali sono anche molto difficili o impossibili da tagliare con mezzi più tradizionali.
Il taglio laser per metalli presenta, rispetto al taglio al plasma, i vantaggi di essere più preciso e di utilizzare meno energia durante il taglio della lamiera; tuttavia, la maggior parte dei laser industriali non è in grado di tagliare lo spessore di metallo maggiore che può essere tagliato con il plasma. Le macchine laser più recenti che funzionano a maggiore potenza (6000 W, rispetto alle prime macchine da taglio laser da 1500 W) si stanno avvicinando alle macchine al plasma nella loro capacità di tagliare materiali spessi.
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