Argomento tecnico: Evitare la sbavatura durante il taglio laser della lamiera

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La fabbricazione di metalli di precisione è andata ben oltre il sistema di misurazione in pollici al minuto (IPM) nel taglio laser. Certo, si parla molto di come alcuni dei sistemi più recenti tagliano lamiere spesse così velocemente che è difficile da credere. Alcuni partecipanti all'ultimo FABTECH hanno sbirciato attraverso le finestre colorate di verde delle macchine laser a fibra da 20 kW, solo per assicurarsi che ciò che hanno osservato sugli schermi TV adiacenti alla macchina fosse reale. In verità, le discussioni si sono concentrate meno sulla velocità e più su quanto fossero puliti i bordi.

La sbavatura è rimasta il tallone d’Achille della produttività di tranciatura e piegatura. Un produttore potrebbe immergersi in profondità nell'automazione, con l'impilamento automatizzato delle parti dopo il taglio e la piegatura automatizzata tramite pressa piegatrice, piegatrice o pannellatrice. Nel frattempo, qualcuno seleziona e alimenta manualmente i pezzi grezzi che necessitano di sbavatura. Alcuni fab shop si affidano all'operatore laser per selezionare quali pezzi grezzi necessitano di sbavatura e quali no, a seconda della qualità del bordo tagliato e dei requisiti del lavoro.

Sul mercato stanno emergendo macchine sbavatrici alimentate da robot, quindi stanno diventando disponibili opzioni automatizzate. Detto questo, la soluzione migliore è innanzitutto ottenere un bordo senza bave.

Gli odierni raggi laser a fibra offrono vari profili di densità di potenza nonché modelli oscillanti per ottenere bordi di taglio migliori. Anche le nuove miscele di gas ausiliario aiutano a migliorare i bordi. Con tutta questa nuova tecnologia, tuttavia, è utile capire esattamente cosa rende un bordo tagliato privo di bave. Le bave, o scorie, si verificano quando il metallo fuso dal taglio si solidifica prima che possa essere evacuato.

Si riduce a sapere come interagiscono il gas di assistenza, il raggio (incluso il suo fuoco) e il materiale. Un punto focale troppo alto nello spessore del materiale lascia bava appuntita; ancora una volta, il metallo si scioglie e tenta di evacuare, ma poi "congela" vicino al fondo prima che il gas di assistenza abbia la possibilità di eliminarlo dal fondo. Un punto focale troppo basso all'interno del materiale; lo spessore può portare a velocità di taglio inferiori e alla formazione di bava simile a gocce. Sepolto in basso nel solco, il fuoco scioglie una grande quantità di materiale che, ancora una volta, il gas di assistenza ha difficoltà a evacuare in tempo prima che si “congela” sul fondo del taglio.

Il punto focale è solo una parte dell'equazione; l'altra parte è il gas di assistenza. Con l'avvento della generazione di azoto in officina e delle potenze laser ultraelevate, sempre più officine si affidano al gas di assistenza all'azoto per il taglio, piuttosto che occuparsi degli ossidi rimasti dal taglio con ossigeno. Alcuni ora utilizzano una miscela di gas ausiliario, come l'azoto con un tocco di ossigeno, mentre altri ancora utilizzano aria di fabbrica ultrasecca (di nuovo, azoto con un tocco di ossigeno). Gas di assistenza specifici producono risultati specifici, ma l'idea è quella di aumentare la temperatura all'interno del taglio per dare tempo al metallo fuso di evacuare, ottenendo un bordo tagliato netto, o almeno uno sufficientemente pulito da non richiedere sbavatura. Alcuni riferiscono che tali miscele eliminano la cosiddetta bava di fibra, anche in materiali sensibili alla formazione di scorie come l'alluminio.

Tutto ciò interagisce con la velocità di taglio. Ad esempio, una miscela di gas potrebbe aumentare la temperatura fino a un certo punto, ma anche rallentando la velocità di taglio la temperatura aumenta, a volte in misura estrema. Rallentando troppo la corsa, il laser inizia ad ablare o a vaporizzare il metallo, il che a sua volta disturba la dinamica del flusso del gas di assistenza, portando ancora una volta alla formazione di scorie. In questo caso, aumentando la velocità di taglio si riduce leggermente il calore e la conseguente ablazione, consentendo al gas di assistenza di fluire come previsto attraverso il taglio.

Anche il design degli ugelli gioca un ruolo, così come la consistenza del flusso di gas in tutto il sistema e, naturalmente, la manutenzione generale del sistema. In questi giorni di elevata potenza del laser, la pulizia costante delle lamelle è diventata più importante che mai. Un laser a fibra ad alta potenza può tagliare in modo straordinariamente rapido fino a quando un pezzo tagliato non viene saldato alle lamelle infangate: un enigma che diventa ancora più problematico in un ambiente automatizzato.

Naturalmente le sbavatrici per pezzi piatti non faranno mai la fine del dodo. Alcune parti devono avere una certa finitura a grana. Alcune parti necessitano di microtab per garantire la stabilità del taglio, soprattutto nelle applicazioni di tranciatura con “movimento della lamiera” come punzonatrici e macchine combinate punzonatrice/laser. Alcune applicazioni richiedono bordi arrotondati, che un laser semplicemente non può produrre. E alcune geometrie delle parti sono semplicemente difficili da tagliare con perfezione per qualsiasi laser.