Come impostare la pressione del gas di assistenza per il taglio laser di lamiere spesse?

Perché la pressione del gas ausiliario è la variabile nascosta nel taglio di lamiere spesse

Il taglio laser ad alta potenza sembra una battaglia tra potenza del fascio e spessore del foglio, ma il flusso di gas ausiliario spesso decide chi vince. Nelle lamiere spesse, il getto espelle il metallo fuso dalla fessura di taglio, raffredda il fronte di taglio e protegge l’ugello dagli schizzi. Quando uno solo di questi compiti non viene svolto adeguatamente, la qualità del taglio peggiora rapidamente.

Una pressione troppo bassa lascia scorie sul bordo inferiore o taglia parzialmente la lamiera. Una pressione troppo alta deforma il taglio, genera conicità e rende ruvido il bordo. Su una lamiera in acciaio al carbonio da 20 mm, una variazione di appena un bar può trasformare il bordo da pronto per la produzione a necessitante di ritocco. La norma internazionale ISO 9013, che classifica la qualità del taglio termico, collega il grado del bordo alla stabilità del processo; pertanto, il controllo della pressione del gas ausiliario garantisce una produzione ripetibile. È per questo motivo che regolare con precisione la pressione del gas ausiliario per il taglio laser di lamiere spesse merita più di una semplice occhiata al foglio dei parametri.

Abbinare il gas al materiale

La scelta del gas precede la regolazione della pressione. L’ossigeno è la scelta principale per l’acciaio al carbonio spesso, poiché la reazione esotermica aggiunge energia al taglio. Il compromesso è un bordo leggermente ossidato, che di solito richiede una pulizia prima della verniciatura o della zincatura.

L'azoto è l'opzione più pulita per l'acciaio inossidabile e l'alluminio. Produce un bordo luminoso e privo di ossidi, ma richiede pressione e portata maggiori, poiché il taglio si basa quasi interamente sul fascio laser. I gas misti e l'aria compressa bilanciano qualità del bordo e costo.

Per operazioni che tagliano una vasta gamma di materiali, un sistema di generazione di gas in loco elimina il fastidio della sostituzione delle bombole. Raysoar offre sistemi a gas misto (FCP/FCS), azoto al 99,99 % per taglio brillante (BCP/BCE) e sistemi di taglio ad aria pura (PAP/PAB) per diverse fasce di potenza.

Impostazioni di pressione in base al materiale e allo spessore

Non esiste un valore universale, ma gli intervalli indicati di seguito forniscono un punto di partenza pratico per il taglio con laser a fibra nella classe da 6 kW a 20 kW. Considerateli come riferimento di base e regolateli in modo preciso in funzione dello stato dell'ugello, del fuoco e della lente.

Una pressione più elevata di azoto non è sempre migliore. Una volta che la fessura di taglio è completamente evacuata, una pressione aggiuntiva aumenta principalmente il costo del gas e l'usura dell'ugello. L'obiettivo è la pressione minima che garantisce un bordo privo di scorie.

Come regolare la pressione sulla macchina

Iniziare dall'hardware. Controllare il fuoco foro per usura, verificare l'altezza di stand-off e assicurarsi che i filtri della linea del gas siano puliti. Un ugello usurato trasforma un getto uniforme in uno spruzzo turbolento e rende ogni lettura della pressione non affidabile.

Successivamente, caricare il parametro di riferimento dalla libreria dei parametri di taglio ed eseguire una prova su un ritaglio. Osservare il bordo inferiore per la formazione di scorie e il bordo superiore per l’arrotondamento. Se il taglio è pulito ma lento, aumentare la pressione a intervalli di 0,5 bar per l’azoto o di 0,1 bar per l’ossigeno. Se il bordo diventa ruvido o la fessura di taglio si allarga, ridurre la pressione.

In un caso specifico presso un’azienda produttrice di impianti chimici nel sud della Cina, il team stava affrontando persistenti sbavature sul bordo inferiore di acciaio inossidabile da 25 mm. Il foglio parametri indicava 22 bar, ma l’officina utilizzava 18 bar per risparmiare gas. Aumentando la pressione a 23 bar e sostituendo un ugello scheggiato si eliminò completamente la sbavatura, riducendo il tempo di post-lavorazione di circa la metà. La soluzione non consisteva nell’aumentare la potenza del laser, bensì nel fornire al gas la spinta necessaria per completare correttamente il taglio.

Errori comuni e una fonte di gas più stabile

Far funzionare ogni materiale alla stessa pressione è il modo più rapido per sprecare gas e rovinare i bordi. Ignorare la purezza del gas e il punto di rugiada permette all'umidità di entrare nel flusso, causando tagli imprevedibili su alluminio e acciaio inossidabile. Affidarsi alla pressione delle bombole è rischioso, poiché questa diminuisce durante il turno, quindi l'ultima lamiera potrebbe essere tagliata in modo diverso rispetto alla prima. Un ugello danneggiato o sporco distrugge la coerenza del gas prima che il getto raggiunga la piastra.

Un generatore di azoto o di gas misto in loco risolve i problemi legati alla fornitura. Invece di pianificare le consegne delle bombole e monitorare il graduale calo della pressione, la macchina preleva gas in modo costante, con purezza e pressione controllate. Per il taglio misto ad alta potenza, sistemi dimensionati per potenze laser da 12 a 120 kW coprono l’intero intervallo di pressione e portata. Per il taglio brillante fino a 30 kW, un’unità di azoto al 99,99% mantiene il bordo pulito, eliminando la logistica delle bombole. Per il taglio ad aria a bassa potenza, un sistema ad aria pura sotto i 12 kW sostituisce l’azoto in bombole su pezzi più sottili.

Checklist finale prima del prossimo ciclo

Prima del prossimo taglio di lamiera spessa, esegui questo controllo. Verifica che il tipo di gas corrisponda al materiale. Imposta la pressione sul valore di riferimento per tale spessore. Controlla che la purezza del gas e il punto di rugiada siano entro le specifiche. Ispeziona il foro dell’ugello e sostituiscilo se l’orifizio presenta usura ovale o schizzi. Esegui una striscia di prova e analizza il bordo prima di procedere con il foglio completo. Confronta la lettura del flussimetro con il valore target, non solo con quella del manometro.

Le officine che tagliano materiali misti in più turni possono passare dall’alimentazione da bombola a un sistema di generazione gas in loco Raysoar e mantenere una pressione costante da piastra a piastra. Un gas stabile, la pressione corretta e un ugello pulito migliorano la qualità della lamiera spessa molto più di qualsiasi aumento della potenza laser.