Il taglio laser è un processo ad alto tasso tecnologico: in pratica, come suggerisce il nome, utilizza un laser per tagliare diversi tipi di materiali, sia in àmbito industriale che per creazioni più artistiche, come l'incisione, per esempio.
Il taglio laser prevede l'uso di un laser ad alta potenza. In genere, il processo utilizza un sistema di controllo del movimento per seguire un codice CNC o G del modello che deve essere tagliato sul materiale. Il raggio laser focalizzato brucia, fonde, vaporizza o viene soffiato via da un getto di gas per lasciare un bordo rifinito molto preciso.
Il raggio laser è creato dalla stimolazione di materiali laser attraverso scariche elettriche o lampade all'interno di un contenitore chiuso. Il materiale laser viene amplificato con la riflessione garantita da uno specchio parziale, fino a quando la sua energia è sufficiente per dare origine a un flusso di luce monocromatica. Questa luce viene focalizzata nell'area di lavoro da specchi o fibre ottiche, che dirigono il raggio in una lente che lo intensifica.
Nel punto più stretto, di solito, un raggio laser ha un diametro inferiore a 0,0125 pollici (0,32 mm), ma sono possibili larghezze di taglio fino a 0,004 pollici (0,10 mm) a seconda dello spessore del materiale.
Nel caso in cui il processo di taglio laser debba iniziare in un punto diverso dal bordo del materiale, viene utilizzato un processo di perforazione: in questo caso, un laser pulsato ad alta potenza crea un foro nel materiale - tipicamente, impiega dai 5 ai 15 secondi per bruciare una lamiera di acciaio inossidabile di spessore di 13 mm.
Tipi di taglio laser
Questo processo può essere suddiviso in tre tecniche principali:
- laser CO 2 (per taglio, foratura e incisione);
- neodimio (Nd);
- neodimio ittrio-alluminio-granato (Nd: YAG).
Nd è il tipo di taglio laser usato per l'alesatura ad alta energia, a bassa ripetizione. Nd: YAG è usato per l'alesatura e l'incisione ad altissima potenza.
Tutti i tipi di laser possono essere utilizzati per attività di saldatura.
I laser a CO 2 comportano il passaggio di una corrente attraverso una miscela di gas o, più comunemente in questi giorni, utilizzando la più recente tecnica di energia a radiofrequenza. Il metodo RF ha elettrodi esterni e quindi evita i problemi legati all'erosione degli elettrodi e alla placcatura del materiale dell'elettrodo su vetreria e ottica che possono verificarsi con DC, che utilizza un elettrodo all'interno della cavità.
Un altro fattore che può incidere sulle prestazioni del laser è il tipo di flusso di gas. Le varianti comuni del laser a CO 2 includono flusso assiale veloce, flusso assiale lento, flusso trasversale e slab. Il flusso assiale veloce utilizza una miscela di anidride carbonica, elio e azoto fatta circolare ad alta velocità da una turbina o soffiante. I laser a flusso trasversale utilizzano un semplice soffiatore per far circolare la miscela di gas a una velocità inferiore, mentre i risonatori a lastra o diffusione usano un campo di gas statico, che non richiede pressurizzazione o vetreria.
Diverse tecniche sono utilizzate anche per raffreddare il
generatore laser e l'ottica esterna, a seconda delle dimensioni e della
configurazione del sistema. Il calore residuo può essere trasferito
direttamente all'aria, ma, il più delle volte, viene usato un refrigerante.
L'acqua è un refrigerante di uso frequente, spesso fatto circolare attraverso
un sistema di trasferimento di calore o refrigeratore.
Un esempio di lavorazione laser raffreddata ad acqua
è un sistema a microjet laser, che accoppia un raggio laser pulsato con un
getto d'acqua a bassa pressione, per guidare il raggio allo stesso modo di una
fibra ottica. L'acqua offre anche il vantaggio di rimuovere i detriti e
raffreddare il materiale, mentre altri vantaggi, rispetto al taglio laser
"a secco", includono velocità di cubettatura elevate, taglio
parallelo e taglio omnidirezionale.
I laser a fibra stanno guadagnando popolarità anche nel settore del taglio dei metalli. Questa tecnologia sfrutta un mezzo solido anziché un liquido o un gas. Il laser è amplificato in una fibra di vetro, per produrre un punto di dimensioni assai più piccole rispetto a quelle ottenute con le tecniche CO 2, il che lo rende ideale per il taglio di metalli riflettenti.
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