Il Taglio dei metalli

Le tecnologie di taglio dei metalli principali sono:

  • il taglio ossicombustibile
  • il taglio al plasma (PAC)
  • il taglio laser (LBC)

TAGLIO OSSICOMBUSTIBILE

Il taglio ossicombustibile è definito come il processo di taglio dei metalli che impiega la reazione chimica, ad alta temperatura, tra l’ossigeno ed il metallo di base. La temperatura necessaria è mantenuta tramite una fiamma ottenuta dalla combustione di un gas specifico di alimentazione, miscelato con ossigeno puro.

Il taglio ossicombustibile si basa sulla rapida formazione di ossido di ferro, derivante dalla reazione tra ossigeno e metallo. L’ossido di ferro fonde ad una temperatura inferiore rispetto al metallo di base e permette l’esecuzione del taglio; il flusso di gas rimuove inoltre il materiale fuso dal metallo di base.

La formazione dell’ossido di ferro richiede grandi quantità di ossigeno, il quale viene immesso, nella zona di taglio, ad una pressione programmata ed attentamente controllata; combinando l’ossigeno con un intenso flusso di calore (fornito dalla combustione dell’ossigeno con un gas comburente) si ha una rapida ossidazione, la cui velocità può essere ulteriormente aumentata incrementando la temperatura dei reagenti.

Il taglio ossicombustibile è impiegato sull’acciaio al carbonio e sulle sue leghe basso legate. Questi materiali possono essere tagliati economicamente con apparecchiature semplici ed economiche. Inoltre, il taglio ossicombustibile manuale non richiede alimentazione elettrica.

I materiali con uno spessore da 1 a 100 mm possono essere tagliati in manuale, mentre spessori superiori richiedono un sistema automatico.

TAGLIO AL PLASMA

Il taglio al plasma (PAC – Plasma Arc Cutting) è un procedimento di taglio di buona qualità che utilizza come sorgente termica un getto di Plasma ad altissima vlocità ed elevata temperatura. Il termine plasma indica un mezzo gassoso che, passando attraverso un arco elettrico, viene ionizzato e quindi diventa elettricamente conduttore.

Questo mezzo può trasferire elevate quantità di energia da una sorgente di potenza elettrica ad un pezzo da tagliare elettricamente conduttore. Per esaltarne le caratteristiche termiche e cinetiche, il getto creato è fatto passare per un ugello appositamente calibrato.

Il taglio plasma può essere del tipo convenzionale, a doppio gas, con schermatura o iniezione d’acqua. Il suo utilizzo è indicato per tagliare metalli ferrosi e non. Per metalli ferrosi di spessore inferiore a 5 mm, il taglio plasma è più rapido dell’ossitaglio e costituisce pertanto l’alternativa più economica in molte applicazioni industriali.

Il taglio al plasma venne presentato per la prima volta nel 1954 da PRAXAIR ad un convegno dell’American Welding Society.

TAGLIO LASER

Il termine Laser è un acronimo di Light Amplification Stimulation Emission of Radiation (Amplificazione della Luce attraverso un’Emissione Stimolata di Radiazioni): un mezzo, gassoso o solido, viene stimolato al fine di emettere un raggio di luce coerente e monocromatico (ad onda sincronizzata, di singola lunghezza).

Il fascio luminoso può essere focalizzato concentrando un’elevata quantità di energia in un singolo punto.

L’energia così concentrata permette di raggiungere, in breve tempo, temperature molto elevate, superiori alla temperatura di vaporizzare diversi materiali.

Controllando la densità della potenza sprigionata, attraverso l’energia del raggio e la dimensione del punto di focalizzazione si possono eseguire sia operazioni di taglio, sia di saldatura di metalli.

I due tipi più comuni di laser industriali sono il laser a CO2 e il laser a stato solido (Nd:YAG).

Il laser a CO2 utilizza un mezzo laserante gassoso, mentre il laser Nd:YAG impiega un materiale laserante cristallino.

I laser a CO2 sono disponibili con potenze fino a 40 kW; i Nd:YAG fino a 5 kW.

Descrizione del processo

Il taglio laser (LBC) è effettuato tramite la radiazione emessa da un raggio focalizzato di luce coerente, con l’ausilio di un gas ad alta pressione. Il gas ausiliario rimuove il materiale volatile e fuso dal percorso seguito dal raggio durante la lavorazione.

Il taglio laser può essere impiegato per materiali sia metallici che non metallici.

Spesso, durante il processo di taglio il raggio in uscita viene fatto vibrare con altissimi picchi di potenza, con il risultato di aumentare la velocità di lavorazione.

I vantaggi del taglio laser sono: velocità di avanzamento, limitate zone influenzate dal calore, bassa deformazione, qualità d’incisione, scorie minime ed ampiezza di taglio delimitata. I profili più complessi possono essere tagliati facilmente associando al laser un sistema automatizzato a controllo numerico.