TAGLIO LASER
Il taglio laser è una radiazione elettromagnetica generata da una sorgente laser. Il fascio proveniente dalla sorgente viene focalizzato tramite una lente sulla superficie da tagliare, la quale si riscalda e giunge rapidamente alla fusione. Contemporaneamente il flusso di gas (coassiale al fascio), uscente da un ugello posto a valle della lente di focalizzazione, produce una spinta fluidodinamica sufficientemente intensa da allontanare il fuso generando così il solco di taglio. Lamera e fascio vengono movimentati in modo tale da eseguire la lavorazione lungo il percorso desiderato.

Il solco generato dipende dallo spessore della lamiera e ha un'ampiezza che varia dall 0,1 mm fino a circa 0,5 mm in funzione dello spessore e della qualità del materiale, mentre il lembo laterale ha una precisione che varia dallo +\- 0,1 mm per bassi spessori fino a diventare +\- 0,3 mm per spessori elevati.

Il gas di processo (quello utilizzato per allontanare il fuso) può essere di due tipi: inerte (azoto) o reattivo (ossigeno) in grado di reagire con il metallo ad alta temperatura.

Il taglio con gas inerte, che varia da 5 bar a 20 bar, ha un limite massimo nello spessore in funzione del materiale. Tuttavia il lembo ottenuto è di buona qualità e non ha presenza di calamina.

Il taglio assistito con gas reattivo si ha quantdo il gas di processo (ossigeno) reagisce con il materiale metallico lavorato (il materiale deve avere basso tenore di carbonio), generando ossido metallico. La reazione di ossidazione rilascia una certa quantità di energia aggiuntiva rispetto a quella del solo fascio laser che contribuisce a fondere il materiale.

L'apporto di potenza sarà simile al fascio laser facendo aumentare così sia la velocità di taglio che lo spessore massimo tagliabile. Gli svantaggi del taglio a ossigeno sono:
il rivestimento di un sottile strato di ossido metallico sulle pareti tagliate che sono geometricamente più irregolari ed hanno una presenza di striature verticali piuttosto profonde. Inoltre i lembi tagliati saranno maggiormente alterati chimicamente a causa delle maggiori temperature raggiunte.

Risultano lavorabili mediante taglio laser il ferro, l'acciaio inossidabile, l'alluminio nel caso di sorgenti a C02. Nel caso di sorgenti laser Nd:Yag (fibra) possono essere tagliati materiali riflettenti rispetto al fascio C02 quali il rame e il bronzo, a scapito di uno spessore massimo tagliabile inferiore.

TAGLIO PLASMA

Il taglio plasma si basa sul quarto stato di aggregazione della materia detta appunto plasma. Si sfrutta l'energia elettrica per produrre una forte ionizzazione nel gas che
effettua fisicamente il taglio trasformando in una "lama" incandescente che riversala sua energia sul materiale portandolo a fusione realizzando così il solco di taglio.

Il fascio plasma viene generato applicando una differenza di potenziale tra un elettrodo (polo negativo) e il pezzo in lavorazione, formando un'arco elettrico il quale a contatto con il gas ionizzato viene a produrre il plasma.

E' stato creato un nuovo tipo di taglio plasma detto "ad alta definizione" (HDP High Definition Plasma) dove è stato fatto un netto miglioramento delle prestazioni grazie all'ottenimento di un controllo più preciso sull'energia del fascio. Rispetto ai sistemi di taglio plasma tradizionali i suoi vantaggi possono essere riassunti nel seguente modo:
- Profilo del solco maggiormente rettilineo;
- Assenza di bave;
- Ridotta zona termicamente alterata;
- Bordi di taglio netti e puliti;

Le fasi di taglio del plasma sono:
- sfondamento: inizio della fusione della parte superficiale del metallo;
- Spinta del materiale fuso verso il basso grazie alla pressione impressa dal plasma;
- Contemporaneamente nella parte superiore del solco, grazie alla presenza dell'ossigeno,si ha una reazione di ossidazione che fonde ulteriormente il materiale;
- Il metallo fuso viene rimosso.

I materiali lavorabili sono tutti i tipi di metallo quali ferro, acciaio inossidabile, alluminio, rame, ottone, titanio ecc.

ll taglio HDP può arrivare fino a circa 50mm di spessore per il ferro. Il taglioplasma genera un solco le cui pareti si definiscono inclinate, problema intrinseco nella tecnologia plasma.

Nel plasma HDP il gas viene messo in rotazione conferendo un moto elicoidale dando al solco un aspetto asimmetrico e si può individuare un lato buono di inclinazione molto ridotto (circa 4 gradi rispetto alla superficie del materiale).

All'interno dei sistemi plasma ci sono due tipologie di gas: il gas di plasma (o gas di taglio) che agisce come utensile ed è responsabile della fusione e rimozione del materiale in lavorazione ed il gas di assistenza che assolve i compiti quali:
- Raffreddamento torcia;
- Raffreddamento del pezzo in lavorazione;
- Protezione della zona di taglio dall'ambiente atmosferico;
- Costrizione del fascio plasma (sistemi HDP);
- Assistenza di taglio tramite rilascio di energia termica supplementare.

l componenti fondamentali del taglio plasma sono:

- Generatore di corrente: ha il compito fondamentale di fornire energia necessaria al sostenimento dell'arco elettrico.
- Console dei gas: contiene i dispositivi per il controllo dei flussi diei gas di plasma e protezione
- Console ad alta frequenza: alloggia il circuito di avviamento usato per la rottura del dielettrico e |'innesco dell'arco.
- Interfaccia macchina: sede del controllo numerico
- Sistema di movimentazione della torcia

 

VANTAGGI E SVANTAGGI DEL TAGLIO LASER RISPETTO AL TAGLIO PLASMA
VANTAGGI LASER

Maggiore precisione e accuratezza dimensione +/- 0,3 mm
Migliore qualità del bordo generato
Solco di dimensione migliore
Minore sfrido
Distorsione termica controllata
PLASMA

Minor costo di taglio su spessori medio\alti
Maggiore velocità di taglio su spessori elevati
Maggiore spessore tagliabile

Per quello che concerne la qualità di taglio, il sistema laser puà arrivare fino a 20 mm di spessore con una inclinazione del lembo taglio sotto il grado. Inoltre il diametro di foratura minimo del pezzo può arrivare fino a 7/10 dello spessore.
Il sistema plasma da una finitura del lembo di taglio più liscia ma questo può arrivare ad una inclinazione del taglio sotto i 5 gradi (per il sistema HDP).
La foratura minima fatta con buona qualità deve essere di almeno 2 volte lo spessore del materiale.
Si possono eseguire anche forature che arrivino fino a 8\10 dello spessore ma il risultato è molto scarso.

PIEGATURA

Viene definita "piegatura", la modifica della forma di una lamiera mediante un'azione di flessione. Può essere eseguita su tutti i materiali sufficientemente
plastici, da non determinare rotture.

La teoria vuole che la piegatura si basa sulla presenza di una "fibra neutra" collocata al centro dello spessore della lamiera che si deforma senza allungarsi né contrarsi.

Questo avviene solo se il rapporto tra il raggio interno (Ri) e lo spessore (s) abbia valori superiori a 50. Nella pratica industriale la piegatura avviene con valori molto inferiori.

In questi casi il centro della fibra neutra, non è più al centro dello spessore, ma spostata verso l'interno, provocando nelle fibre esterne uno stiramento che provocauna riduzione di spessore, nelle fibre interne subiscono al contrario un ricalcamento.

Le azioni di ricalcamento e di stiramento che si verificano nella zona di piegatura devono essere compensate mediante "spostamenti di materiale": da questo derivano le tensioni interne determinando il fenomeno di "ritorno e|astico".

L'entità del ritorno elastico dipende dal rapporto fra raggio di piegatura e spessore della lamiera.

Il ritorno elastico può essere compensato con una maggiore discesa del pestone perla piegatura in aria oppure aumentando l'angolo di rotazione della parte mobile per le pannellatrici. Qualora fosse una piegatura precisa in stampo è necessariocalcolare il ritorno elastico per poter determinare preventivamente la geometria teorica.

A causa delle sollecitazioni di deformazione che si sviluppano durante la piegatura, il materiale subisce un incrudimento che varia sensibilmente secondo il materiale utilizzato. L'incrudimento comporta minore elasticitàbcreando cricche o lacerazioni nella lamiera. Questo pericolo, sarà tanto maggiore, quanto minore sarà il raggio di piega (Ri).

In teoria, il raggio minimo (Ri) utilizzabili, risponde alla seguente formula:

Ri = C x S + O (se la piega è effettuata perpendicolare alla direzione della laminazione)
Ri = C x S + (S/2) (se la piega è effettuata lungo la direzione della laminazione)

dove "Ri" è il raggio interno, "S" lo spessore e "C" è il coefficiente che dipende dal tipo di materiale.

La macchina più utilizzata per la piegatura è la pressa piegatrice a montanti, ossia con pestone mobile verticale. La forza realmente disponibile su una pressa piegatrice non è costante su tutta la lunghezza di piegatura ma lo è soltanto in centro della macchina mentre alle due estremità opera soltanto la forza di uno dei due cilindri, risultando pari alla metà della forza totale.

Nonostante la grande rigidità costruttiva di una pressa piegatrice, per via delle elevate forze impiegate, subisce una deformazione elastica che va ad influire negativamente con la precisione di piegatura. Per ovviare alla cosa, i costruttori di piegatrici utilizzano una tavola di controdeformazione (o centinatura) inferiore.