Panoramica delle macchine laser per il taglio dei metalli e loro selezione

Le apparecchiature laser per il taglio dei metalli vengono utilizzate in un'ampia varietà di settori: ingegneria meccanica, metallurgia e produzione di mobili. Questa popolarità è dovuta al fatto che consente di creare parti di una forma complessa con un maggiore livello di precisione. Tale attrezzatura sarà discussa nel nostro articolo.

I tagliatori laser per metalli hanno tre funzioni principali:

• incisione: disegnare un'immagine, un testo e persino una fotografia su una superficie metallica;
• taglio laser;
• taglio curvilineo.

In tutti i casi viene formata una dima in base alla quale il modulo di controllo numerico imposta i parametri di taglio. Il risultato è un prodotto perfettamente accurato.

Il design di qualsiasi taglio laser include diversi blocchi:

• emettitore - responsabile della generazione di un flusso di fotoni o di un impulso laser strettamente focalizzato;
• unità di movimento a gas - progettata per soffiare il metallo caldo fuori dall'area di lavoro e raffreddare il radiatore;
• azionamento - utilizzato per spostare l'emettitore sulla superficie trattata;
• tavolo da taglio funzionante: è su di esso che viene posizionato il pezzo, mentre il tavolo può essere sostituibile;
• Modulo CNC/ACS.

Il principio di funzionamento di tali macchine si basa sulla generazione di un raggio stretto da parte di un tubo laser che esegue la lavorazione del metallo. A causa del contatto del raggio con la superficie del materiale in lavorazione, si verifica un effetto di alta temperatura e consente di incidere o tagliare il metallo. In questo caso, il flusso della miscela di gas fa espellere lo strato di materiale fuso, garantendo un taglio di alta qualità. Queste macchine possono essere utilizzate per lavorare con tutti i tipi di lamiera d'acciaio, nonché con metalli non ferrosi e loro leghe.

L'essenza del lavoro di qualsiasi taglio laser consiste nel focalizzare un raggio strettamente diretto, a seguito del quale l'energia viene concentrata sulla superficie del materiale lavorato. Il diametro di tale raggio non supera i decimi di millimetro, il che garantisce lo spessore minimo di taglio. Il corso della fusione e la successiva trasformazione della struttura metallica si verificano a seguito del portare le caratteristiche di potenza del raggio laser a determinati parametri. A seconda del meccanismo di funzionamento, esistono quattro tipi principali di tali macchine.

Il taglio laser del metallo può essere effettuato in ambiente di ossigeno o azoto, la scelta dipende dalle caratteristiche del metallo da lavorare. Quindi, a seguito dell'esposizione all'ossigeno, si innescano reazioni esotermiche, la cui energia termica consente di tagliare lamiere abbastanza spesse di acciaio bassolegato e al carbonio.

Non è consigliabile tagliare superfici zincate o zincate in ossigeno. In questo caso, il taglio è irregolare, inoltre aumenta il rischio di formazione di scorie. Quando si taglia acciaio inossidabile o altolegato, non è auspicabile consentire l'ossidazione del punto di taglio. Ecco perché, quando si lavora con tali metalli, sono richiesti gas inerti, il più delle volte azoto.

Qualsiasi mezzo gassoso può essere utilizzato per il taglio dell'alluminio. Ma per lavorare con le leghe di titanio, non è possibile utilizzare né l'uno né l'altro, poiché entrambi i gas iniziano ad essere assorbiti dalla superficie metallica e formano uno strato fragile. Per questo materiale, si dovrebbe dare la preferenza ai dispositivi laser che funzionano in elio o argon ad alta purezza.

In generale, qualsiasi taglio laser a gas fornisce la massima onda di radiazione, quindi sono richiesti durante la lavorazione di lamiere di massimo spessore.

L'elevata efficienza e produttività delle apparecchiature è fornita da dispositivi laser a fibra ottica, spesso implementati sotto forma di mini-macchine. Hanno i seguenti vantaggi.

• Alta qualità del raggio. La linea di taglio è più sottile e lo spot è più piccolo, il che generalmente migliora l'efficienza del lavoro.
• Alta velocità di taglio. Rispetto al gas, è il doppio.
• Durata. L'utilizzo di un laser a fibra ottica professionale garantisce prestazioni stabili fino a 100 mila ore di funzionamento dell'apparecchiatura.
• Maggiore efficienza. L'efficienza della conversione fotoelettrica nel taglio in fibra ottica corrisponde al 30%, che è 2-3 volte superiore rispetto al taglio laser in ambiente gassoso.
• Basso costo di utilizzo. Il consumo di energia degli impianti in fibra ottica non supera il 30% del taglio laser in atmosfera di gas.
• Costi di manutenzione minimi. L'assenza della necessità di lenti riflettenti consente di risparmiare molti soldi sulla manutenzione della macchina.
• Il funzionamento di tali apparecchiature non è particolarmente difficile. A causa della trasmissione della fibra ottica, non è necessario regolare i parametri del percorso ottico.

L'elemento di lavoro principale di un laser cutter a diodi è un emettitore sotto forma di un cristallo semiconduttore formato come risonatore ottico. Oltre al diodo, tale laser include un dispositivo specializzato per l'alimentazione da una rete a corrente alternata. Ciò consente di variare i parametri della radiazione in uscita.

Tuttavia, un laser a diodo è significativamente inferiore a quelli a gas ea fibra ottica in termini di parametri di coerenza. La messa a fuoco dà una grande divergenza, quindi è impossibile concentrare l'energia nel volume massimo. L'unico vantaggio di tali apparecchiature è la relativa economicità rispetto a tutti gli altri modelli.

Il principio di funzionamento di un laser a stato solido è simile a quello a gas. Ma ha anche le sue caratteristiche. Contrariamente al mezzo gassoso, qui viene utilizzato un mezzo attivo di forme solide. Di norma, si tratta di cristalli e vetri vari che si attivano a contatto con elementi di terre rare. Tali laser sono caratterizzati da una maggiore efficienza, mentre un certo numero di modelli ha dimensioni piuttosto compatte. Queste torce producono fasci con lunghezze d'onda in grado di gestire un'ampia varietà di metalli e spessori.

Oggi sul mercato ci sono taglierine laser per metallo di una varietà di produttori. Tra le aziende straniere nel mercato interno, i prodotti delle fabbriche situate nei paesi europei, negli Stati Uniti, così come in Giappone e Taiwan sono molto popolari:

• Trumpf (Germania);
• Schuler (Germania);
• Trotec (Austria);
• Farley Laserlab (Australia);
• GCC (Taiwan).

Inoltre, i prodotti di fabbricazione cinese occupano un'ampia quota di mercato. L'opinione a riguardo è ambigua, molti dubitano della sua qualità.Tuttavia, alcuni marchi con stabilimenti di produzione in Cina operano utilizzando la tecnologia svizzera e sotto stretto controllo da parte del cliente. Producono macchine per il taglio laser con caratteristiche tecniche e operative estremamente elevate. Queste aziende includono:

• Coniglio;
• Wattsan;
• Bodor.

In Russia, i tagliatori laser sono prodotti dalle imprese industriali Semiconductor Devices, LOMO, Plasma e Inversion. Ognuno di loro offre determinati tipi di sistemi laser. Non ci sono imprese nel nostro paese impegnate nella produzione di tutti i tipi di macchine laser contemporaneamente.

Quando si sceglie un laser cutter per metallo, è necessario prestare attenzione alle seguenti caratteristiche.

• Assortimento di materiali. Prima di tutto, è necessario tenere conto delle specificità dell'impresa. È importante chiarire di cosa sono fatte le parti da tagliare e qual è il loro spessore. Questi fattori devono essere confrontati con i dati tecnici della macchina, le dimensioni dell'area di lavoro e i parametri operativi dell'attrezzatura.
• Potenza. La potenza media di tutte le macchine laser oggi varia da 500 a 6000 watt. Se si prevede di tagliare lamiere di spessore inferiore a 6 mm, sarà sufficiente un laser cutter da 500-700 W. Per lavorare con materiale più spesso, è necessario selezionare le macchine con la massima potenza.
• Sartiame. Quando si tratta di macchine a fibra ottica, bisogna prestare attenzione ai materiali di consumo: servomotori, guide, teste di taglio, chimere e altro. La qualità e la funzionalità di questi componenti influiscono sulla precisione e sulla velocità del taglio laser. Alcuni produttori senza scrupoli completano l'attrezzatura non con componenti originali, ma con le loro controparti al fine di ridurre i costi. Questo può creare confusione per l'acquirente. Pertanto, le informazioni sull'origine dei materiali di consumo devono essere chiarite in anticipo.
• Qualità dell'attrezzatura. Negli ultimi anni, c'è stata una tendenza a ridurre il ciclo produttivo nella maggior parte delle imprese. Molte aziende, soprattutto quelle che sono entrate di recente nel mercato, non prestano sufficiente attenzione al collaudo dei propri laser cutter prima della consegna al cliente e non effettuano il controllo di qualità delle apparecchiature. Pertanto, quando si sceglie una macchina, è molto importante prestare attenzione alla disponibilità di servizi di test e preparazione pre-vendita presso il produttore.
• Manutenzione del servizio. Quando si seleziona l'attrezzatura, è meglio dare la preferenza alle macchine di quei produttori i cui servizi di assistenza sono rappresentati nella regione di utilizzo. In caso contrario, eventuali difetti nel corso dell'operazione porteranno a riparazioni a lungo termine e, di conseguenza, a tempi di fermo della produzione.

Le macchine per il taglio laser dei metalli sono versatili. E questo vale sia per i materiali utilizzati che per l'ampiezza delle possibilità produttive. In particolare, possono essere utilizzati per il taglio e l'incisione dei metalli.

L'uso più comune delle apparecchiature laser è il taglio del materiale. Le macchine utensili in cui l'utensile da taglio principale è un laser sono molto diffuse nella lavorazione dei metalli. Consentono di effettuare:

• singoli elementi di strutture pubblicitarie interne ed esterne;
• costruttori e puzzle in metallo;
• oggetti d'arredo;
• parti per modellismo di auto e aerei;
• souvenir.

L'incisione laser di prodotti in metallo può trasformare la cosa più semplice in un regalo inestimabile. L'incisione più nitida si ottiene utilizzando un raggio laser. Le immagini applicate in questa tecnica hanno una durata illimitata, non temono l'abrasione, gli effetti delle soluzioni acido-alcaline, l'acqua, le radiazioni ultraviolette e le temperature estreme.

Con l'aiuto di un laser controllato da un computer, puoi ottenere un'immagine con il massimo dettaglio. Spesso vengono creati motivi intricati su superfici metalliche e vengono riprodotte anche fotografie.

Con il raggio laser è possibile incidere non solo superfici piane ma anche convesse. In questo caso, al motore della macchina è collegato un meccanismo di fissaggio del pezzo specializzato. La rotazione del motore viene trasferita al pezzo, inizia a muoversi a una determinata velocità e il raggio laser applica un'immagine da tutti i lati.