E SULLA POTENZA DEL LASER - Perché scegliere i laser a fibra ad alta potenza nella lavorazione dell'acciaio?

I laser a fibra ad alta potenza hanno rivoluzionato il settore della lavorazione dell'acciaio grazie a velocità, precisione ed efficienza senza pari. La potenza del laser aumenta la produzione e riduce sia le rilavorazioni che gli scarti grazie alla qualità di taglio superiore. Consente di mantenere bassi i costi grazie al design compatto e a bassa manutenzione che utilizza un solo consumabile. Ecco perché sempre più aziende di lavorazione dell’acciaio scelgono i laser a fibra ad alta potenza per ridurre i costi per prodotto e rimanere competitive.

Che cos'è esattamente un laser a fibra ad alta potenza, come funziona e perché la potenza del laser è importante? Questo articolo affronta diverse domande chiave sui laser a fibra ad alta potenza nella lavorazione dell'acciaio.

• Che cos'è un laser a fibra ad alta potenza?
• Come funziona un laser a fibra ad alta potenza?
• Quali spessori, tipi e dimensioni di materiale può tagliare un laser a fibra ad alta potenza?
• Quali sono i vantaggi dei laser a fibra ad alta potenza?
• Quali sono le sorgenti di potenza disponibili per i laser a fibra? E come si fa a scegliere?
• Quali gas da taglio laser a fibra esistono? E come si fa a scegliere?
• Perché scegliere i laser a fibra ad alta potenza nell'industria della lavorazione dell'acciaio?

Che cos'è un laser a fibra ad alta potenza?

Laser è l'acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazione). Ciò significa che una sorgente (a stato solido) trasporta la luce attraverso un cavo in fibra per raggiungere il livello di energia necessario. Viene quindi formato un raggio ad alta intensità e strettamente focalizzato. Questa trave fornisce la potenza e la precisione necessarie per tagliare materiali come l'acciaio. Questo tipo di laser industriale viene utilizzato per applicazioni complesse nel settore manifatturiero, come la lavorazione dell'acciaio.

Per "alta potenza" si intendono generalmente sistemi laser da 6 kW e oltre. Oggi, i laser a fibra ad alta potenza da 20–40 kW sono ampiamente utilizzati per il taglio dell'acciaio in condizioni gravose. Sono in grado di tagliare materiali di diversi tipi, dimensioni e spessori. Questo avviene ad alta velocità, producendo bordi puliti e precisi.

Come funziona un laser a fibra ad alta potenza (sorgente)?

Un laser a fibra è costituito da una sorgente a stato solido, un cavo in fibra e una testa di taglio. Utilizza dei diodi per trasformare l'energia elettrica in luce, che viene combinata e inviata in una fibra ottica. Quando questa luce raggiunge la parte drogata della fibra, spinge gli elettroni a un livello energetico più elevato. Il risultato: l'inversione di popolazione, la condizione chiave per la generazione della luce laser. Man mano che il sistema si stabilizza, produce un flusso costante di luce laser grezza. I reticoli di Bragg in fibra (FBG) agiscono come minuscoli specchi per riflettere parte di questa luce e amplificarla, mentre il resto continua come produzione utilizzabile. Il raggio di luce viene quindi pulito e stabilizzato, ottenendo un laser potente e preciso che taglia accuratamente con un taglio stretto.

Suggerimento: scegliete macchine laser di Classe di Sicurezza Laser 1 per garantire la sicurezza dell'operatore.

Quali spessori, tipi e dimensioni di materiale può tagliare un laser a fibra ad alta potenza?

I laser ad alta potenza possono tagliare l'acciaio con uno spessore compreso tra 1 e circa 100 mm (4”). Tuttavia, la potenza del laser offre velocità ed efficienza massime fino a uno spessore di circa 25 mm (1”). Ciò rende la potenza del laser ideale per la maggior parte delle esigenze di lavorazione dell'acciaio. Le dimensioni del materiale che è possibile lavorare dipendono dalla macchina. Sono disponibili macchine laser a fibra ad alta potenza per formati piccoli, medi e grandi.

A seconda della potenza della sorgente, i laser possono tagliare acciaio inossidabile, acciaio rivestito, acciaio dolce, alluminio, rame e ottone. I laser a fibra ad alta potenza sono quindi molto adatti per le aziende di lavorazione dell’acciaio. Hanno bisogno di materiale pulito e omogeneo per funzionare al meglio. Superfici arrugginite, oleose, sabbiate o irregolari possono rallentare il processo di taglio laser.

I laser a fibra ad alta potenza sono adatti alla lavorazione dell’acciaio fino alla classe di esecuzione 3 (EN1090). Ciò elimina la necessità di acquistare una foratrice separata per le aziende di lavorazione dell'acciaio.

Quali sono i vantaggi dei laser a fibra ad alta potenza?

• Di precisione
  Il fascio laser crea un taglio estremamente stretto e controllato. Ciò consente alla macchina di seguire geometrie minuscole e contorni intricati. È inoltre in grado di tagliare delicate caratteristiche interne con tolleranze strette fino a circa 0,002” / 0,05 mm.
• Elevata qualità di taglio
  La trave concentrata produce bordi lisci, puliti e pronti per la saldatura con zone termicamente alterate minime. Ciò riduce le rilavorazioni, minimizza gli scarti ed elimina la necessità di forature separate fino alla classe di esecuzione 3.
• Velocità (per spessori di materiale < 25 mm/1") per una maggiore produzione
  A seconda della potenza del laser e dello spessore del materiale, i laser possono tagliare fino al 350% più velocemente rispetto ad altre tecnologie. Ad esempio, un laser a fibra da 15 kW ha il potenziale per tagliare l'acciaio 1,5 volte più velocemente rispetto a un sistema al plasma standard da 300 A. Questa velocità aumenta la produttività, con macchine laser che raggiungono una velocità di taglio 3 volte superiore su lamiere di acciaio da sottili a medie (<25 mm/1"). In combinazione con l'automazione ad alta velocità, il nesting intelligente e le funzionalità di bevel, i tempi di ciclo si riducono drasticamente.
• Costi inferiori per prodotto
  Le macchine laser richiedono un investimento iniziale più elevato, ma garantiscono un rapido ritorno sull'investimento. La velocità di taglio laser aumenta la produzione, consentendo economie di scala. I laser a fibra ad alta potenza utilizzano meno consumabili, più economici, e richiedono meno manutenzione. Grazie a una maggiore automazione e a una riduzione delle rilavorazioni, i costi complessivi di produzione diminuiscono in modo significativo. Il risultato: costi inferiori per prodotto.
• Maggiore automazione del flusso di lavoro
  I laser a fibra ad alta potenza potenziano l’automazione grazie al minimo intervento dell’operatore e consentono una produzione continua, anche 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza personale. Funzionalità quali la sostituzione automatica degli ugelli, l’ispezione e l’allineamento dell’usura, nonché il buffering delle lamiere e il monitoraggio in tempo reale mantengono il processo in corso con interruzioni minime.

Questo rende Laser Power una scelta intelligente per le officine più piccole che desiderano maggiore automazione ed efficienza nella lavorazione dell'acciaio. Anche le aziende più grandi ne traggono vantaggio. Raggiungono costi per pezzo molto più bassi grazie a una maggiore produzione e a flussi di lavoro più ottimizzati.

Ti stai chiedendo come funziona la manutenzione dell' e dei laser a fibra ad alta potenza? Mantenere tutto pulito è essenziale per ottenere le massime prestazioni da un laser a fibra ad alta potenza. Fortunatamente, la manutenzione è semplice: basta concentrarsi sulla testa di taglio e sull'ugello. Mantenete pulito il vetro di copertura e sostituitelo regolarmente per mantenere una qualità di taglio costante.

Quali sono le sorgenti di potenza disponibili per i laser a fibra? E come si fa a scegliere?

Le sorgenti laser sono disponibili da 1 kW a 60 kW e oltre. I laser a fibra ad alta potenza vanno tipicamente da 6 kW a oltre 40 kW. La scelta della sorgente di potenza del laser a fibra dipende dai materiali che si desidera tagliare e dal loro spessore. Dipende anche dall’efficienza che si desidera raggiungere e dal budget a disposizione.

Una maggiore potenza del laser comporta automaticamente una maggiore produzione?

Sì, una maggiore potenza del laser comporta una maggiore produzione. Soprattutto per i Fabricator che lavorano l'acciaio con uno spessore compreso tra 1 e 25 mm (0,04-1"). Sulla base dell'analisi dei dati relativi al mix di prodotti dei Fabricator in termini di velocità di taglio raggiungibile, si può affermare che un laser a fibra ad alta potenza con una sorgente da 40 kW può generare una produzione fino a 2 volte superiore rispetto a una sorgente da 20 kW.

La velocità massima di taglio è determinata dalla portata del gas, dall’assorbimento del materiale e dalla dissipazione del calore. È importante la velocità con cui il gas di assistenza scelto è in grado di pulire il taglio e la capacità del materiale di assorbire energia. La sorgente da 40 kW mantiene l'intero taglio liquido fino a 30 mm (1-3/16”), garantendo bordi di taglio lisci e privi di ossido con una post-lavorazione minima. Inoltre, la fibra di trasporto più spessa crea un taglio leggermente più largo, rendendo più veloce la rimozione del pezzo.

In generale, una maggiore potenza mantiene la velocità e la qualità di taglio al massimo delle prestazioni, aumentando la produzione e l'efficienza del flusso di lavoro. Tuttavia, a seconda dell’operazione, 20 kW possono essere sufficienti. Chiedetevi: Ho davvero bisogno di una maggiore produzione? C'è abbastanza lavoro per mantenere in funzione una macchina più potente? E disponiamo della manodopera necessaria per gestire il volume aggiuntivo?

Una fonte di maggiore potenza garantisce velocità, ma comporta anche costi di acquisto e operativi più elevati: assicuratevi quindi che i vantaggi siano commisurati al vostro carico di lavoro.

Quali gas da taglio laser a fibra esistono? E come si fa a scegliere?

Esistono 3 tipi di gas da taglio adatti ai laser a fibra ad alta potenza:

1. Ossigeno
   L'ossigeno viene utilizzato a bassa pressione (circa 0,5 bar). Reagisce con il metallo riscaldato, contribuendo a espellere il materiale fuso per un taglio veloce e una facile rimozione delle scorie. Funziona su tutti gli spessori, ma è particolarmente efficace sull'acciaio dolce più spesso, garantendo una buona qualità di taglio. L'ossigeno non è adatto per l'acciaio inossidabile o l'alluminio. Viene fornito da bombole, da una batteria di gas o da un serbatoio. Il taglio con l'ossigeno è generalmente più economico rispetto al taglio con l'azoto.
2. E dell'azoto
   L'azoto viene utilizzato ad alta pressione (8 bar o più) e consuma più gas rispetto all'ossigeno. Produce tagli puliti senza scolorimento o ossidazione, riducendo la necessità di post-lavorazione. La scoria è minima, sebbene più difficile da rimuovere. L'azoto funziona meglio su spessori di materiale limitati e taglia le lamiere più sottili (<12 mm [1/2”]) ancora più velocemente dell'ossigeno. È adatto per acciaio dolce (<20 mm [3/4”]), alluminio e acciaio inossidabile (<30 mm [1-3/16”]) ed è tipicamente stoccato alla rinfusa.
3. E del gas misto
   Il gas misto contiene il 4-8% di ossigeno, il che riduce l’ossidazione rispetto all’ossigeno puro e diminuisce le necessità di post-lavorazione. Inoltre, consuma meno gas e offre velocità di taglio più elevate rispetto all’azoto puro. Il gas misto è adatto per l'acciaio dolce fino a 30 mm (1‑3/16”), ma non per l'alluminio o l'acciaio inossidabile. Poiché i gas sono miscelati, i costi complessivi del gas sono inferiori.

In sintesi, ogni gas da taglio ha i propri punti di forza e i propri limiti. La scelta migliore dipende dalle vostre esigenze. Per un taglio veloce e di buona qualità su materiali più spessi, scegli l'ossigeno. Per tagli puliti con una post-lavorazione minima su materiali più sottili, scegli l'azoto. Se si desidera un equilibrio tra velocità, qualità e minor consumo di gas, il gas misto è l’opzione ideale.

In breve: perché scegliere i laser a fibra ad alta potenza nell'industria della lavorazione dell'acciaio?

In definitiva, i laser a fibra ad alta potenza offrono velocità, precisione ed efficienza senza pari. La potenza del laser riduce il costo per pezzo e aumenta la produzione. Aiuta le aziende di lavorazione dell'acciaio a lavorare in modo più rapido ed efficiente. Questo li rende la scelta ovvia per rimanere competitivi nel mercato odierno.