Hypertherm HyIntensity Fiber Laser Rev.2 - Manuale (Pagina 141)

Configurazione e funzionamento
HyIntensity Fiber Laser Manuale di istruzioni – 807094 Revisione 2 3-39
Taglio laser
Acciaio al carbonio – con ossigeno di assistenza
Il taglio laser di acciaio al carbonio con ossigeno di assistenza è l'applicazione laser più comune e forse la più
complicata. Sia il raggio laser che la reazione tra l'ossigeno e il ferro nell'acciaio forniscono la potenza necessaria per
fondere il materiale alla velocità giusta per tagliare lo spessore. Quando lo spessore del materiale aumenta, la velocità
di taglio deve diminuire ad una velocità non in linea con lo spessore del materiale. Ad esempio, un materiale di 10 mm
verrà tagliato a una velocità che è meno della metà della velocità per il materiale da 5 mm. Il gas di assistenza serve a far
saltare il materiale liquido fuori dalla zona di taglio, in modo che se la pressione dell'ossigeno è troppo bassa, il materiale
non sarà rimosso ad una velocità sufficiente. Tuttavia, poiché la velocità di reazione dipende anche dalla pressione
dell'ossigeno, una presenza eccessiva di ossigeno può causare una bruciatura elevata e sommergere la larghezza
di taglio con più liquido da rimuovere. Per un taglio corretto, deve essere mantenuto questo equilibrio tra pressione
del gas di assistenza e velocità di taglio.
Anche la posizione della lente focale del raggio laser incide molto sul processo di taglio. Se la messa a fuoco è troppo
vicina alla superficie, la larghezza di taglio diventa troppo stretta e il gas di assistenza non può fluire correttamente
attraverso la larghezza di taglio in modo da rimuovere il liquido. Se la messa a fuoco è troppo lontana sulla superficie,
la larghezza di taglio diventa troppo ampia e la potenza non è sufficiente a sostenere la velocità di taglio desiderata.
Se la messa a fuoco è troppo bassa nel materiale, la messa a fuoco del raggio laser può far evaporare il liquido con
conseguente alterazione del flusso del liquido e del gas, interrompendo l'equilibrio tra la pressione del gas di assistenza
e la velocità di taglio.
Vi sono anche altri fattori che possono influenzare il processo di taglio. La composizione dell'acciaio, le condizioni della
superficie, la temperatura della lamiera, la purezza dell'ossigeno e la distribuzione della potenza del laser possono
influenzare la velocità e la qualità del taglio di un dato spessore. L'importanza di questi fattori aumenta con lo spessore
della lamiera. Una volta stabilite le condizioni di taglio, è necessario controllare il più possibile la ripetibilità di questi
fattori in modo da assicurare la regolarità del processo.
Procedere allo sfondamento di acciaio al carbonio più spesso è un elemento chiave per ridurre i tempi di ciclo e attivare
un'iniziazione di taglio corretta. Esistono diversi modi per lo sfondamento dell'acciaio al carbonio. Il modo più semplice
è collocare l'ugello ad altezza di sfondamento, accendere il gas di assistenza e accendere il laser a piena potenza
per sfondare il materiale. Questo metodo crea nel materiale un foro di sfondamento circa il doppio del diametro
dell'ugello e lascia un po' di materiale intorno al bordo superiore del foro. Dopo lo sfondamento, il materiale circostante
sarà piuttosto caldo e quindi si avrà bisogno di un'entrata di taglio 1,0 - 1,5 volte circa lo spessore del materiale
o di un ritardo di qualche secondo prima di iniziare il taglio.
Un secondo metodo è avviare il laser e forare il materiale. Questo metodo crea un foro di sfondamento di una misura
quasi uguale al raggio laser e non riscalda il materiale circostante quanto il metodo precedente. Tuttavia, i tempi
di sfondamento saranno di circa 1 secondo per ogni mm di spessore, quindi per i materiali più spessi i tempi possono
essere piuttosto lunghi. In genere, si preferisce questo metodo quando bisogna tagliare elementi di dimensioni quasi
uguali allo spessore del materiale, ad esempio foro con diametro di 10 mm e acciaio al carbonio spesso 10 mm.
Il terzo metodo consiste nell'uso di un getto laterale per controllare il processo di sfondamento. Con questo metodo,
il getto laterale spazza via il materiale fuso non appena fuoriesce dal foro di sfondamento e controlla la concentrazione
di ossigeno che interagisce con l'acciaio liquido. Questo metodo è più veloce del metodo di sfondamento a impulsi
ATTeNzIONe
Se il materiale è altamente riflettente, quando la messa a fuoco è vicina alla superficie della lamiera,
il raggio può essere riflesso attraverso il sistema di trasmissione raggio causando un importante
aumento di potenza laser che può provocare un guasto ai componenti.