Taglio dell'alluminio con laser a fibra vs laser a CO₂

Le leghe di alluminio riflettono l'energia laser in modo molto intenso, pertanto devono essere tagliate su macchine dotate di protezione antiriflesso. Comprendere sia il fenomeno di riflessione che si verifica sulla superficie del pezzo sia il flusso di calore che ne deriva all'interno del materiale contribuisce a migliorare le prestazioni di lavorazione e la qualità del taglio.

Prestazioni osservate

Velocità di taglio

È stato confrontato il rapporto tra lo spessore della lamiera e la velocità di taglio durante il taglio della lega di alluminio A5052 con laser a fibra da 2,5 kW e laser a CO₂, utilizzando azoto come gas di assistenza. Più la lamiera è sottile, maggiore è la differenza di velocità. Per una lamiera da 1 mm, i dati di riferimento indicano una velocità di 4,5 m/min per il laser a CO₂ e di 27 mm/min per il laser a fibra. [DA VERIFICARE: la fonte indica l’unità di misura del laser a fibra in mm/min.] All'aumentare dello spessore, la differenza di velocità diminuisce drasticamente.

Le principali condizioni di lavorazione erano le seguenti:

Laser a CO₂

• Potenza: 2,5 kW
• Lunghezza focale dell'obiettivo di elaborazione: 5 pollici
• Gas di supporto: azoto
• Pressione del gas ausiliario: 0,8–1,2 MPa

Laser a fibra

• Potenza: 2,5 kW
• Lunghezza focale dell'obiettivo di elaborazione: 4 in
• Gas di supporto: azoto
• Pressione del gas ausiliario: 0,6–1,2 MPa

Qualità della superficie di taglio

Come nel caso del taglio dell'acciaio inossidabile, il laser a fibra produce una superficie di taglio più ruvida rispetto al laser a CO₂. La differenza aumenta all'aumentare dello spessore del pezzo.

Non si riscontra alcuna differenza evidente tra il taglio con laser a fibra e quello con laser a CO₂ per quanto riguarda la presenza di bave sul lato inferiore. All’aumentare dello spessore, la formazione di bave è influenzata in misura maggiore dalla pressione del gas di supporto e dalla larghezza del taglio ottenuta regolando la posizione del fuoco.

Perché si verifica questa differenza

Poiché il taglio di lamiere sottili produce relativamente poche bave, le impostazioni possono privilegiare la capacità di fusione. Il punto di focalizzazione viene posizionato sulla superficie del pezzo (Z = 0), dove la densità di energia del laser è massima. Un laser a fibra risulta quindi vantaggioso perché il suo raggio può essere focalizzato in un punto più piccolo.

Nel caso di lamiere spesse, tuttavia, per evitare la formazione di bave è necessario regolare la posizione focale, allargare il taglio e garantire una pressione del gas di supporto sufficiente a espellere il metallo fuso. Queste misure riducono la densità di energia nella zona di lavorazione, riducendo così la differenza di velocità di taglio tra i laser a fibra e quelli a CO₂.