Il taglio laser è un metodo di taglio termico che utilizza un raggio laser focalizzato ad alta densità di potenza per irradiare il pezzo in lavorazione. Ciò provoca la rapida fusione, vaporizzazione, ablazione o il raggiungimento del punto di accensione del materiale irradiato. Contemporaneamente, un flusso d'aria ad alta velocità coassiale al raggio laser rimuove il materiale fuso, tagliando così il pezzo.
Classificazione e caratteristiche del taglio laser
Il taglio laser può essere suddiviso in quattro tipologie: taglio a vaporizzazione laser, taglio a fusione laser, taglio laser a ossigeno e taglio laser a incisione e frattura controllata.
Taglio mediante vaporizzazione laser
Utilizza un raggio laser ad alta densità di energia per riscaldare il pezzo in lavorazione, innalzandone rapidamente la temperatura al punto di ebollizione del materiale in un tempo brevissimo, provocandone la vaporizzazione. Il vapore viene espulso ad alta velocità, creando un taglio nel materiale durante la sua fuoriuscita. Poiché la maggior parte dei materiali ha un elevato calore di vaporizzazione, il taglio mediante vaporizzazione laser richiede una potenza e una densità di potenza considerevoli.
Nella fusione laser, il laser riscalda e fonde il materiale metallico. Un gas non ossidante (come Ar, He, N, ecc.) viene quindi soffiato attraverso un ugello coassiale al raggio laser. L'alta pressione del gas espelle il metallo fuso, creando un taglio. A differenza del taglio per vaporizzazione, questo metodo non richiede la completa vaporizzazione del materiale e consuma solo 1/10 dell'energia necessaria per il taglio per vaporizzazione. Viene utilizzato principalmente per il taglio di metalli non ossidabili o reattivi, tra cui acciaio inossidabile, titanio, alluminio e le loro leghe.
Taglio laser-ossigeno
Il principio del taglio laser-ossigeno è simile a quello del taglio ossiacetilenico. Il laser funge da fonte di calore per il preriscaldamento, mentre i gas attivi (come l'ossigeno) fungono da gas di taglio. Da un lato, il gas soffiato reagisce con il metallo da tagliare, innescando una reazione di ossidazione che rilascia una grande quantità di calore ossidativo. Dall'altro lato, rimuove gli ossidi e i materiali fusi dalla zona di reazione, creando un taglio nel metallo. La reazione di ossidazione durante il taglio genera un calore considerevole, pertanto il taglio laser-ossigeno richiede solo la metà dell'energia del taglio a fusione, mentre la sua velocità di taglio è molto superiore a quella del taglio a vaporizzazione e a fusione. Viene applicato principalmente a materiali metallici ossidabili come acciaio al carbonio, acciaio al titanio e acciaio trattato termicamente.
Tracciatura laser e frattura controllata
La tecnica di incisione laser utilizza un laser ad alta densità di energia per scansionare la superficie di materiali fragili, creando un piccolo solco per evaporazione. L'applicazione di una determinata pressione provoca quindi la frattura del materiale fragile lungo il solco. I laser Q-switched e i laser a CO₂ sono comunemente utilizzati per l'incisione laser. La frattura controllata sfrutta la ripida distribuzione di temperatura generata durante l'incisione laser per creare una sollecitazione termica localizzata nei materiali fragili, causandone la rottura lungo il solco inciso.
Applicazioni del taglio laser
La maggior parte delle macchine per il taglio laser è azionata tramite programmi a controllo numerico (NC) o configurata come robot di taglio. Come metodo di lavorazione di precisione, il taglio laser può tagliare quasi tutti i materiali, compreso il taglio 2D o 3D di lamiere sottili. Nel settore aerospaziale, la tecnologia di taglio laser è utilizzata principalmente per il taglio di materiali speciali come leghe di titanio, leghe di alluminio, leghe di nichel, leghe di cromo, acciaio inossidabile, ossido di berillio, materiali compositi, plastica, ceramica e quarzo. I componenti aerospaziali lavorati con il taglio laser includono tubi di fiamma dei motori, involucri in lega di titanio a parete sottile, telai di aeromobili, rivestimenti in lega di titanio, longheroni alari, pannelli dell'ala di coda, rotori principali di elicotteri e piastrelle termoisolanti in ceramica dello Space Shuttle.
Data di pubblicazione: 8 dicembre 2025
