La selezione del tipo di gas appropriato per il progetto che completerai garantisce che ciò avvenga in modo più efficiente. Ecco perché, in questo post, esamineremo i diversi tipi di gas ausiliari adatti a questo scopo e i vantaggi e gli svantaggi generali del taglio laser.
Cos'è il taglio laser?
Cos'è il taglio laser? Un laser cutter è uno strumento di prototipazione e produzione utilizzato principalmente da ingegneri, designer e artisti per tagliare e incidere materiale piatto che utilizza "un raggio laser sottile e focalizzato per perforare e tagliare i materiali per ritagliare modelli e geometrie specificati dai progettisti", secondo Instructables.
Viene utilizzato principalmente nella produzione, ma diversi settori stanno iniziando a utilizzarlo. Ciò è particolarmente vero se si considerano tutti i diversi materiali per i quali il taglio laser può essere utilizzato:
- metalli
- Carta
- Legno
- sughero
- Acrilico
- schiuma
- E molto altro ancora
In generale, c'è ben poco che un laser cutter non sia in grado di tagliare. Ciò includerebbe policarbonato, carbonio, PVC, PVB e pelle che include il cromo. Questi materiali potrebbero fondersi, causando danni alla macchina di taglio laser stessa. Altri possono rilasciare sostanze chimiche dannose quando viene applicato il laser.
Quali sono i principi di base del taglio laser?
Un taglio laser utilizza l'ottica e il controllo numerico computerizzato (CNC) per dirigere un laser ad alta potenza per tagliare un modello specifico in un materiale scelto. Per quanto riguarda i nostri scopi, questi materiali da taglio sono principalmente materiali metallici.
Il raggio laser viene creato con scariche elettriche all'interno di un contenitore chiuso. A volte questi usano lampade invece di scariche elettriche. Quindi, i materiali all'interno del contenitore vengono effettivamente amplificati. Questo viene fatto attraverso uno specchio parziale, che riflette l'energia per accumularla, creando una luce laser.
Il laser cutter focalizza quindi questa luce nella posizione specifica in cui è necessaria utilizzando ancora più specchi/fibre ottiche. Da lì, la luce o il raggio possono essere utilizzati per bruciare o fondere diversi materiali metallici. Lo fa con l'assistenza di un gas (noto come gas ausiliario), di cui parleremo ulteriormente tra un momento.
Il laser può utilizzare più o meno potenza e il gas utilizzato per l'assistenza può avere una portata maggiore o minore. Queste diverse combinazioni, così come diversi tipi di gas, funzioneranno ciascuna per materiali diversi, inclusi ciascuno di quelli discussi sopra.
Diversi tipi di macchine per il taglio laser
Ci sono diversi diversi tipi di taglio laser da considerare quando si cercano capacità di taglio dei metalli. Questi includono:
- neodimio
- Neodimio ittrio-alluminio-granato
- Macchine taglio laser C02
Ognuna di queste macchine è progettata per tagliare diversi tipi di prodotti utilizzando del gas. Sia che tu voglia tagliare acciaio laminato, lega di alluminio, acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, lamiera ad alta tensione o qualsiasi altro tipo di materiale metallico, è disponibile una macchina laser per assisterti in questo processo.
Neodimio & Neodimio ittrio-alluminio-granato
Le macchine laser al neodimio e le macchine al neodimio ittrio-alluminio-granato (Nd:YAG) sono in realtà quasi identiche nel complesso. La differenza è che il neodimio viene utilizzato per situazioni in cui è necessaria un'elevata energia per eseguire alesaggi a bassa ripetizione. D'altra parte, Nd:YAG viene utilizzato per alesatura ad alta potenza o per processi di incisione.
CO2
Le macchine laser a CO2 sono ottime per il taglio, la foratura e l'incisione. Queste macchine utilizzano un tipo di miscela di gas o radiofrequenza attraverso la quale passa una corrente elettrica. Questo processo crea un piccolo punto che può essere utilizzato per un lavoro più preciso.
Tagliatrice laser a fibra
I laser a fibra sono un'opzione che dovrebbe essere menzionata anche qui. Questi tipi di laser non utilizzano un gas ausiliario o altro gas inerte. Invece, i laser a fibra usano quello che viene chiamato un "mezzo di guadagno solido". Questi sono un vantaggio per coloro che desiderano lo spot più piccolo possibile perché creano un raggio ancora più piccolo di quello del C02.
Macchine laser ad acqua
Inoltre, è importante menzionare il microjet laser, che in realtà utilizza il taglio "a umido" anziché "a secco". Utilizza la combinazione di un impulso del raggio laser con un getto d'acqua a bassa pressione che guida effettivamente il raggio (piuttosto che un getto di gas). Questo è un vantaggio in situazioni in cui si desidera un'elevata velocità di taglio a cubetti, taglio omnidirezionale o taglio parallelo. Inoltre, raffredda il materiale durante il taglio.
Cos'è il gas ausiliario?
Cos'è il gas ausiliario? Secondo Law Insider, lo è “una sostanza bruciata in un inceneritore per fornire ulteriore calore per raggiungere una temperatura sufficientemente alta da essiccare e incendiare il materiale di scarto e per mantenere l'accensione dei materiali di scarto ma che non è mai in contatto con il materiale di scarto”.
Un'altra definizione, sempre da Law Insider, è "gas naturale, propano, butano, olio combustibile distillato o altro combustibile privo di composti tossici e contenente non più dello 0.5% di particolato incombustibile".
Quando si parla di taglio laser, questi gas ausiliari sono principalmente ossigeno, azoto, aria e argon, ognuno dei quali viene utilizzato in modi diversi per tagliare diversi tipi di materiali.
Vantaggi del gas ausiliario nel taglio laser
- Togli le scorie dallo slot coassiale.
- Ridurre la zona interessata dal calore dell'oggetto.
- Prevenire la contaminazione e il surriscaldamento della lente protettiva.
- Proteggi il materiale di base (a seconda del tuo gas ausiliario).
- Migliora le prestazioni di taglio.
- Migliora la velocità di taglio.
- Migliora la qualità del taglio.
- Altri vantaggi relativi a specifiche combinazioni di gas e materiali.
L'importanza di scegliere un gas ausiliario adatto per il taglio laser
Perché il gas ausiliario è importante? Perché non puoi usare quello che hai a disposizione al momento? Perché non usare sempre lo stesso gas?
Come minimo, l'utilizzo del gas sbagliato potrebbe rendere il processo di taglio più lento o meno efficiente in generale. Ma probabilmente causerà più problemi di così. Se non presti attenzione alla tua superficie di taglio quando scegli tra i diversi gas ausiliari disponibili, noterai alcuni problemi principali:
- Danni alla lente, che potrebbero danneggiare il laser e/o il pezzo in lavorazione
- Fluttuazioni della potenza di taglio, che potrebbero danneggiare il pezzo in lavorazione o rallentare
- Taglia le incoerenze, che potrebbero far sembrare il tuo pezzo non finito/non lucidato
La scelta del gas di assistenza corretto ti consentirà di migliorare le tue prestazioni di taglio. Ti assicurerà di ottenere la qualità che stai cercando, soprattutto quando utilizzi il prodotto finale per qualsiasi processo o scopo di produzione.
Gas ausiliari comuni utilizzati nel taglio laser
Esistono quattro diversi tipi di gas ausiliari per il taglio laser. Questi sono:
- Oxygen
- Azoto
- Aria
- Argo
Oxygen
L'ossigeno è utile per diversi tipi di materiale, tra cui acciaio al carbonio, acciaio laminato, lamiera di acciaio galvanizzato in acciaio inossidabile, lega di rame, rame e altro.
Richiede una pressione di circa 0.3-1 Mpa, ma la portata varierà in base allo spessore specifico del materiale che si sta tagliando. Inoltre, l'ossigeno richiede una purezza del 99.95% o superiore, consentendo una migliore combustione e mantenendo la purezza della massa fusa tagliata.
L'ossigeno può essere utilizzato per aumentare l'efficienza di taglio complessiva, producendo una pellicola di ossido che migliora l'assorbimento dello spettro del raggio e creando un'estremità di taglio giallo scuro o nera.
D'altra parte, è considerato un gas comburente, ed è possibile che bruci e crei scorie.
Azoto
L'azoto può essere utilizzato per prevenire la pellicola di ossidazione quando cerchi una finitura dall'aspetto più lucido. Può essere eccellente per acciaio inossidabile, lamiera d'acciaio galvanizzata, alluminio, lega di alluminio e ottone.
In generale questo tipo di gas ausiliario è utile per la saldatura diretta e la verniciatura ed è anche molto resistente alla corrosione. Richiede azoto estremamente puro, fino al 99.999% e circa 1.5 Mpa o superiore.
Quando guardiamo al flusso, la varianza può essere ampia ma dipende dallo spessore specifico del materiale da taglio.
Questo gas può essere piuttosto costoso e richiede livelli di purezza estremamente elevati, che possono essere difficili da raggiungere.
Aria
L'aria è una buona opzione per materiali come alluminio, rame inossidabile, lamiera di acciaio galvanizzato, non metalli e ottone. Tuttavia, non è destinato a prodotti di qualità superiore, che in genere includono acciaio inossidabile e lega di alluminio.
Questo gas ausiliario è più o meno come l'azoto, di qualità superiore rispetto all'ossigeno. Tuttavia, bilancia anche la pellicola di ossido dei due, creando solo una piccola quantità di pellicola su un pezzo tagliato.
D'altra parte, questo gas può avere gli stessi problemi dell'ossigeno, anche se in misura leggermente inferiore.
Argo
Questa è la quarta e ultima opzione quando si tratta di gas ausiliario, ma non è così comunemente usata. È considerato un gas inerte e non si ossida bene con altri materiali. È chimicamente inattivo e sarà più costoso delle altre opzioni.
Questo materiale può anche essere contaminato da polvere, acqua, olio e altri tipi di detriti, rendendolo ancora più dannoso per il prodotto finito in quanto può influenzare il laser e il taglio creato.
Se si intende utilizzare l'argon, in genere viene utilizzato solo con materiali in lega di titanio.
Non è efficace per la maggior parte dei materiali e anche il costo è estremamente elevato, cosa da tenere a mente prima di scegliere questo gas.
Ossigeno contro azoto: un confronto
Due delle opzioni di gas da taglio più popolari sono l'ossigeno e l'azoto.
Questi due gas offrono un'ampia gamma di applicazioni diverse e possono essere utilizzati con una serie di materiali diversi nel processo di taglio laser. Indipendentemente dal fatto che la superficie di taglio sia acciaio al carbonio o acciaio inossidabile, questi due gas sono generalmente in grado di portare a termine il lavoro. Ma hanno diversi vantaggi e svantaggi.
Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo dell'ossigeno come gas ausiliario
L'ossigeno ha una serie di vantaggi come gas ausiliario, che inizia con il numero di diverse applicazioni che l'ossigeno ha.
È possibile utilizzare l'ossigeno per tagliare vari materiali che vanno dall'acciaio inossidabile, all'acciaio laminato e alla piastra per utensili, all'acciaio al carbonio, alla lega di rame e alla piastra in acciaio galvanizzato. La gamma di materiali da taglio è vasta, quindi puoi acquistare quantità maggiori di un singolo gas per la maggior parte dei tuoi pezzi.
L'ossigeno è utile anche per aumentare l'assorbimento dello spettro del fascio per il materiale riflettente. Se stai lavorando con materiale riflettente, con reagisce al calore di reazione dell'ossigeno che proviene da questa fonte.
Ora, l'aspetto negativo è che l'ossigeno richiede un alto livello di purezza e può causare un ritorno alle scorie.
Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo dell'azoto come gas ausiliario
L'azoto come gas ausiliario è un'altra considerazione eccellente. Lo svantaggio dell'ossigeno, dove può causare un ritorno alle scorie ed è facile da bruciare, qui è in realtà l'opposto. Scoprirai che l'azoto non fa nessuna di queste cose, il che è un vantaggio per il gas ausiliario.
Un altro vantaggio dell'azoto è che fornirà resistenza alla corrosione dopo aver effettuato il taglio. Fornisce inoltre diverse caratteristiche associate alla saldatura diretta, creando un pezzo forte e di alta qualità.
La versatilità è un altro fattore eccellente qui e questo gas ausiliario funzionerà con materiali come acciaio inossidabile, lamiera di acciaio galvanizzato, alluminio, lega di alluminio e ottone.
Tuttavia, l'azoto è molto costoso e richiede un'estrema purezza per avere successo. Può anche essere un bel processo passare attraverso il taglio laser.
Confronto di ossigeno e azoto per diversi materiali e requisiti di taglio
Quando si considerano queste due opzioni di gas ausiliario, è necessario pensare al materiale specifico e ai requisiti di taglio che si hanno (discussi anche in precedenza). Dai un'occhiata alla tabella qui sotto per avere un'idea migliore del gas ausiliario giusto per il tuo progetto.
Fattori da considerare nella scelta di un gas ausiliario
Quando si tratta di scegliere il miglior gas ausiliario per un progetto di taglio laser, devi pensare a diversi fattori. Questi possono essere raggruppati in tre diverse categorie. Vale a dire:
- Fattori materiali
- Requisiti di taglio
- Preoccupazioni ambientali
Materiale tagliato
Il materiale che stai tagliando è forse l'aspetto più importante nella scelta del giusto gas ausiliario. È necessario considerare il tipo specifico di materiale per sapere quale gas fornirà le giuste caratteristiche.
Ad esempio, l'acciaio inossidabile generalmente taglia meglio con ossigeno o azoto.
L'alluminio può essere tagliato con azoto o aria.
L'acciaio al carbonio può essere tagliato con l'ossigeno.
Per ogni tipo di metallo che vuoi tagliare, ci sarà un tipo preferito di gas ausiliario da utilizzare. Alcuni possono anche offrire più opzioni (come l'acciaio inossidabile).
Lo spessore del materiale è un altro punto da considerare. In generale, con lo stesso tipo di gas ausiliario sarà possibile tagliare pezzi metallici di diversi spessori. Tuttavia, sarà necessario aumentare la portata per accogliere materiali più spessi.
Requisiti di taglio
Ci sono anche requisiti generali relativi al risultato specifico che stai cercando. Se vuoi che il tuo taglio laser in acciaio inossidabile sia liscio e perfetto, dovresti tenerne conto quando scegli il tuo gas ausiliario.
Se stai tagliando al laser l'acciaio al carbonio e vuoi che sia veloce, dovrai tenerne conto nella scelta del gas ausiliario corretto da utilizzare. L'azoto è una buona opzione se stai cercando velocità più elevate senza perdere troppo in termini di qualità.
D'altra parte, l'aria non è così buona con l'efficienza di taglio (sebbene possa essere utilizzata per vari materiali). Se stai cercando la qualità con il tuo laser cutter, questo non è il modo per farlo.
Preoccupazioni ambientali
Anche proteggere l'ambiente di taglio (e forse l'ambiente nel suo insieme) è importante. Pertanto, dovrai tenerne conto quando scegli il gas ausiliario che desideri utilizzare con il tuo laser cutter.
È importante bilanciare l'efficienza di taglio, la velocità di taglio e altri fattori con le preoccupazioni ambientali. Il taglio di gas come l'ossigeno o l'aria è generalmente l'opzione più rispettosa dell'ambiente. D'altra parte, l'argon e l'azoto possono essere dannosi per l'ambiente di taglio.
Finché si utilizza una ventilazione adeguata, tuttavia, e soprattutto se si utilizzano quantità minori di queste opzioni di gas da taglio, è comunque possibile ottenere i vantaggi necessari senza un eccessivo impatto ambientale.
Conclusione
La scelta del giusto gas ausiliario per il processo di taglio è essenziale. Garantisce che il tuo laser cutter sia ben mantenuto e protetto, fornisce efficienza di taglio, velocità di taglio e miglioramento della superficie di taglio e aiuta a creare un prodotto finito di alta qualità.
Dando un'occhiata a questo articolo, dovresti avere un'idea migliore del tipo di gas che desideri utilizzare e del modo migliore per valutare i diversi gas di taglio in futuro.
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