Tutto quello che devi sapere sul taglio laser dei tubi

Quando i produttori pensano alla tecnologia di taglio laser a fibra, potrebbero pensare prima al taglio ad alta velocità. Potrebbe essere vero, ma quando si tratta di taglio di tubi, la velocità è relativa. È più una questione di tempo necessario per lavorare un tubo per soddisfare le specifiche che di velocità di taglio effettiva sul tubo. Foto per gentile concessione di BLM Group USA Corp.

Nota dell'editore: questo articolo è adattato da una presentazione fatta al Leadership Summit di The FABRICATOR all'incontro annuale delle FMA a Nashville il 6 marzo 2019.

La maggior parte dei produttori di metalli ha una conoscenza approfondita di ciò che la tecnologia di taglio laser in fibra ha fatto per la lavorazione della lamiera piana, ma cosa ha fatto il laser in fibra per il taglio dei tubi? Un bel po', in realtà.

Alcune cose sono abbastanza evidenti. Il “generatore” laser su un laser a fibra è molto più piccolo rispetto a un tradizionale risonatore a CO2. Infatti, il laser a fibra è creato da banchi di diodi riuniti in un modulo delle dimensioni di una valigetta che può variare in potenza da 600 a 1.500 watt. Più moduli vengono uniti insieme per creare il risonatore alimentato finale, che in genere ha le dimensioni di un piccolo schedario. La luce generata viene convogliata e amplificata attraverso un cavo in fibra ottica. Quando la luce esce dal cavo in fibra ottica, è la stessa che era al momento della generazione, senza perdita di potenza o qualità. Viene quindi regolato e focalizzato sul tipo di materiale da tagliare.

Il risonatore di CO2 è molto più grande e richiede più energia, poiché l'elettricità viene introdotta in una combinazione di gas per produrre il raggio laser. Gli specchi aiutano la luce ad acquisire intensità, preparandola a uscire dal risonatore. Dopo essere uscito dal risonatore, il raggio deve percorrere un percorso comprendente diversi specchi raffreddati fino a raggiungere la lente. Questa corsa provoca una perdita di potenza e qualità nel raggio laser.

A causa della quantità di energia richiesta per creare un laser a CO2, è meno efficiente e ha un’efficienza del wall plug molto inferiore rispetto a un laser a fibra. Ne consegue che anche i grandi refrigeratori necessari per i laser a CO2 necessitano di una maggiore potenza complessiva. Data l'efficienza della presa a muro del risonatore laser a fibra superiore al 40%, non solo utilizzerai meno energia, ma anche meno spazio sul pavimento molto richiesto.

Alcune cose non sono così evidenti finché non si osserva più da vicino un laser a fibra in funzione. Poiché il diametro del suo raggio è spesso un terzo della dimensione di un raggio CO2, un laser a fibra ha una densità di potenza maggiore rispetto a un raggio laser CO2. Ciò non solo consente alla fibra di tagliare più velocemente, ma le consente anche di perforare più velocemente. Questa dimensione del fascio più piccola conferisce inoltre alla fibra la capacità di tagliare forme complesse e lasciare bordi taglienti. Immagina di ritagliare il logo di un'azienda da un tubo quando la spaziatura tra le lettere del logo è di 0,035 pollici; una fibra può eseguire quel taglio, mentre un laser a CO2 no.

I laser a fibra hanno una lunghezza d'onda di 1,06 micron, ovvero il 10% più piccola di quella di un raggio laser a CO2. Il laser a fibra, con la sua lunghezza d'onda molto più piccola, produce un raggio che viene assorbito molto più facilmente dal materiale riflettente; è molto più probabile che un laser CO2 si rifletta sulla superficie di questi materiali. Per questo motivo, le macchine da taglio laser a fibra possono tagliare ottone, rame e altri materiali riflettenti. Va notato che un raggio laser CO2 riflesso dal materiale può danneggiare non solo la lente di taglio della macchina, ma anche l'intero percorso del raggio. Utilizzando un cavo in fibra ottica per il percorso del raggio si elimina questo rischio.

Naturalmente il laser a fibra non necessita di tanta attenzione in termini di manutenzione. Non richiede la pulizia degli specchi e il controllo dei soffietti richiesti da una macchina taglio laser CO2. Finché riceve acqua refrigerata pulita per il raffreddamento e i filtri dell'aria vengono sostituiti regolarmente, il laser a fibra stesso è esente da manutenzione preventiva.

Un'altra considerazione riguarda i moduli delle dimensioni di una valigetta del laser a fibra: consentono la ridondanza. Se un modulo ha un problema, il risonatore non si spegne completamente. Il laser a fibra è ridondante in modo che gli altri moduli possano produrre temporaneamente più potenza per supportare il modulo inferiore fino al completamento delle riparazioni, cosa che, tra l'altro, può essere eseguita sul campo. Altre volte il risonatore in fibra può continuare a produrre potenza ridotta fino a quando non è possibile effettuare le riparazioni. Sfortunatamente, se un risonatore a CO2 ha un problema, l’intero risonatore è inattivo, non solo in modalità di potenza ridotta.