Analisi del taglio laser per materiali in titanio

Il taglio laser è un processo di lavorazione ad alta-precisione comunemente utilizzatomateriali in titanio e leghe di titanio. È ampiamente applicato nel settore aerospaziale, nei dispositivi medici, nelle apparecchiature chimiche e in altri campi grazie alla piccola zona-influenzata dal calore, ai bordi taglienti di alta-qualità e alla forte flessibilità,

 

 

Il principio tecnico principale del taglio laser è l'effetto termico dei raggi laser ad alta-energia-densità e il processo di taglio a vaporizzazione:

 

1. Un laser ad alta-potenza viene puntato sulla superficie del materiale in titanio. Può aumentare istantaneamente la temperatura locale fino al punto di ebollizione del titanio e causare rapidamente il vapore del materiale e formare buchi.

 

2.Il gas ausiliario viene spruzzato attraverso l'ugello della testa di taglio. Soffia via il titanio vaporizzato dalla zona di taglio e mantiene l'aria fuori. Quindi impedisce al titanio di reagire con l'ossigeno ad alte temperature e forma un fragile ossido di titanio.

 

3.Quando il raggio laser e il pezzo si muovono l'uno rispetto all'altro, i fori verranno allungati lungo il percorso di taglio e infine formeranno una superficie di taglio continua.

 

 

 

Le proprietà fisiche influiscono sulla difficoltà di taglio e sulle particolarità del processo:

 

1. Alta reattività: il titanio reagisce facilmente con elementi come O, N e H ad alte temperature. L'ossido di titanio riduce la tenacità del tagliente e può anche causare crepe, quindi è necessario utilizzare una protezione con gas inerte.

 

2. Elevata conduttività termica: il titanio ha una conduttività termica inferiore a quella dell'acciaio, ma è superiore a quella dell'acciaio inossidabile. Durante il taglio, il calore viene facilmente condotto nell'area circostante. È necessario un controllo preciso della potenza del laser e della velocità di taglio per evitare una zona interessata dal calore- eccessivamente ampia.

 

3. Punti di fusione/ebollizione elevati: abbiamo bisogno di un raggio laser con una densità di energia più elevata. Di solito, dovremmo selezionare un laser a fibra e controllare il diametro del punto focalizzato tra 0,1 e 0,3 mm.

 

4. Vantaggi della qualità del taglio: a differenza del taglio al plasma e del taglio a getto d'acqua, i materiali in titanio tagliati al laser- hanno sezioni trasversali- lisce e un'elevata perpendicolarità. Possono soddisfare i requisiti di componenti di alta-precisione senza successiva rettifica.

 

 

1. Pretrattamento e bloccaggio del materiale

Prima del taglio, rimuovere macchie di olio e scaglie di ossido dalla superficie del materiale in titanio per evitare che le impurità compromettano la qualità del taglio.

Durante il taglio, utilizzare l'aspirazione del vuoto o dispositivi speciali per mantenere il pezzo saldamente in posizione, al fine di impedire che la deformazione termica causi deviazioni dimensionali.

 

2. Differenze tra taglio di lamiere spesse e taglio di lamiere sottili

Lastre sottili (<3 mm): aumentare la velocità di taglio, ridurre la potenza del laser e ridurre al minimo la zona-influenzata dal calore. Può essere adatto per la lavorazione di pezzi di precisione (impianti medici).

Lamiere spesse (>10 mm): la potenza del laser deve essere aumentata, combinata con la modalità a impulsi per il taglio segmentale e multiplo. Nel frattempo, dobbiamo aumentare la pressione del gas ausiliario per garantire lo scarico completo delle scorie.

 

 

Problemi	Cause	Soluzioni
Ossidazione e scolorimento dei taglienti	Purezza insufficiente/bassa pressione del gas ausiliario	Utilizzare argon-di elevata purezza; aumentare la pressione del gas
Sbavature sul taglio	Deviazione della posizione focale/velocità eccessivamente elevata	Calibrare il punto focale; ridurre la velocità di taglio
Zona interessata dal calore-eccessivamente grande	Potenza laser eccessivamente elevata/velocità eccessivamente lenta	Ottimizzare la corrispondenza della potenza-velocità; utilizzare il laser pulsato
Deformazione della placca	Concentrazione di calore/bloccaggio insufficiente	Aggiungere misure di raffreddamento; utilizzare dispositivi multi-punto per il fissaggio