introduzione
I laser a fibra pulsata a nanosecondi vengono generalmente utilizzati per la marcatura laser, ma poiché il costo dei laser a fibra pulsata a nanosecondi è basso, compatto, affidabile e non richiede manutenzione frequente, è anche molto adatto per il taglio per evaporazione. Adottando progetti come MOPA (Master Amplifier Power Amplifier) che modulano direttamente il laser seed, possiamo ottenere impulsi brevi e potenza di picco relativamente elevata. Queste tecnologie hanno trasformato il laser in un efficace strumento di lavorazione per il taglio di metalli.
In alternativa a una taglierina ad onda continua, è possibile utilizzare un laser a fibra pulsata nel processo di taglio per evaporazione multi-passaggio. Il dispositivo di monitoraggio controlla il laser per passare avanti e indietro attraverso la linea di taglio, rimuovendo solo una piccola quantità di metallo alla volta, senza la necessità di ugelli e assistenza. gas. Questa tecnologia offre una soluzione flessibile, precisa e ragionevole. E questo dispositivo è fondamentalmente un semplice sistema di marcatura laser.
Questa tecnologia di taglio può essere applicata a una vasta gamma di materiali, dai metalli non ferrosi e metalli non ferrosi alla ceramica, ai materiali polimerici e persino ai composti contenenti carbonio. La velocità di taglio può essere facilmente modificata. Per piastre metalliche sottili, può essere inferiore a 10 mm / min. Per materiali spessi, la velocità di taglio può essere superiore a 1 mm / min. Quando viene utilizzato per tagliare metalli spessi, tecniche speciali come la compensazione della linea di taglio o l'oscillazione del raggio devono essere utilizzate per espandere efficacemente la larghezza del taglio. Queste velocità possono essere lente rispetto al taglio laser tradizionale, ma per molte applicazioni, il basso costo e la flessibilità dei laser a fibra pulsata a nanosecondi è molto interessante.
I risultati sperimentali mostrano che tutti i modelli SM / HS / HM di laser SPI possono ottenere un taglio efficace, ma le caratteristiche di taglio di ciascuna macchina saranno leggermente diverse, in relazione alla scelta dei materiali e alla produzione richiesta. Prendendo ad esempio la larghezza della fessura stretta, è più adatto un laser SM con un raggio di alta qualità e un piccolo punto. Per materiali più spessi, il tipo HM con una potenza di picco maggiore e uno spot di dimensioni maggiori sarà migliore.
Materiale di alluminio
L'alluminio puro e le leghe di alluminio sono ampiamente utilizzati e alcune parti piccole e complesse possono essere tagliate da materiali più spessi. (Figura 1) La superficie finita non ha un grande effetto come il disegno e anche la parte lucidata può essere tagliata molto bene. Parti fino a 2 mm possono essere tagliate e modellate in questo modo, ma la velocità sarà più lenta.
Immagine 1 I campioni di taglio includono: 1. 2 mm lamiera di alluminio, 0. 2 mm lamiera di acciaio stagno 0. 5 mm e 2 mm alluminio lucidato.
Acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile è un materiale molto usato. Soprattutto nel settore medico, i requisiti per la precisione del taglio sono molto elevati. Per materiali di qualità {. {1}} mm di spessore 304 , è possibile utilizzare un semplice sistema di scansione per ottenere una velocità di taglio superiore a 20 mm / min e ottenere una buona qualità di taglio. Tuttavia, usando un laser 40 W HM, dotato di una testa di taglio fissa e di un gas ausiliario coassiale, la velocità di taglio su 20 0μm di acciaio inossidabile può raggiungere più di 1. 5 m / min! (Immagine 2)
Immagine 2 Elaborazione di 200 um spessa lamiera di acciaio inossidabile con velocità 40 W HM
1. 5 m / min
Materiale di titanio
Le sottili lastre di titanio sono facili da tagliare. Per applicazioni ingegneristiche, è necessario assicurarsi che l'ossidazione dei bordi non influisca sulla qualità dei bordi tagliati. Tuttavia, per applicazioni con funzioni tecniche meno impegnative, come i gioielli decorativi, questo processo è ideale e può essere combinato con la marcatura a colori.
Immagine 3 Gioielli artigianali in titanio 300 um spessi, usando 20 W Velocità di taglio laser HS 1-2mm / s
Materiale altamente riflettente
Il rame, l'ottone, l'argento e l'oro hanno tutti un'altissima riflettanza e conducibilità elettrica, quindi questi materiali sono spesso considerati molto difficili da tagliare. Per iniziare il processo di taglio è necessaria un'alta densità di potenza, ma il taglio è facile con i laser a fibra di nanosecondi.
L'ottone è generalmente considerato un materiale difficile per il taglio laser e viene spesso utilizzato come materiale sperimentale prima di tagliare l'oro per testare e studiare i parametri di taglio. Finché c'è una potenza di picco sufficiente, i materiali che sono abbastanza spessi o fino a 1 mm possono essere tagliati con un laser 20 W HS e la qualità è molto buona. Se viene utilizzato un laser 40 W HM, lo spessore massimo che può essere elaborato può raggiungere 2 mm. (Immagine 4)
L'immagine 4 è 0. 8 ingranaggio in ottone spesso mm elaborato dal laser 20 W, impiega 7 minuti
Molte applicazioni di ingegneria richiedono il taglio del rame, in particolare nei settori elettrico ed elettronico, in particolare i materiali in lamiera. Sebbene il materiale abbia un'alta riflettività e un'alta conduttività, l'elevata potenza di picco accoppiata al metallo rende la precisione di taglio molto elevata e senza sbavature (Figura 5). Un'applicazione emergente è il taglio al rame di piste di precipitazione su schede PCB, in quanto vi sono alcuni requisiti per il taglio di piste conduttive su schede.
Immagine 5 Taglio di fogli di rame con un laser a fibra 20 W.
Ad esempio, metalli preziosi come argento e oro, possiamo usare il laser a impulsi per tagliare, perché questa tecnologia può completare forme molto complesse e il tasso di spreco di materiale è molto basso, il che è senza dubbio molto attraente per i gioiellieri. La foto sotto è un piatto d'argento di ottima qualità e molto bello con un diametro di 20 mm. È stato tagliato con un laser 20 W HS. (Immagine 6)
conclution
I laser a fibra pulsata a nanosecondi sono molto adatti per il taglio evaporativo. Gli esempi sopra mostrano che molti metalli possono essere tagliati con i laser, il che dimostra anche che tali laser sono versatili.