Taglio di metalli ad alta energia: 2 processi

Questo articolo getta luce sui due processi principali inclusi nel taglio dei metalli ad alta energia. I processi sono: 1. Taglio del fascio di elettroni 2. Taglio del raggio laser.

Processo n. 1. Taglio del fascio di elettroni:

In questo processo viene fatto un fascio di elettroni (EB) di elettroni ad alta velocità per incidere sul pezzo da tagliare. La configurazione è la stessa utilizzata per la saldatura a fascio di elettroni (EBW), tuttavia l'input di calore richiesto per il taglio è più alto.

Il fascio di elettroni genera calore nel pezzo in lavorazione che vaporizza il materiale e consente al fascio di penetrare più in profondità mediante la tecnica del keyholing. La profondità di penetrazione dipende dalla potenza del raggio. Mentre in EBW il metallo scorre intorno al buco della serratura e si riempie dietro, nel taglio l'ingresso di calore viene aumentato in modo che il buco della serratura non sia chiuso.

Tutti i metalli che possono essere saldati con il processo EBW possono anche essere tagliati da questo processo. La qualità del taglio del pneumatico è in linea con la qualità del taglio nel taglio ossiacetilenico. A seconda della manovrabilità del lavoro o della pistola a fascio di elettroni, è possibile tagliare qualsiasi forma desiderata.

Il processo EB può essere utilizzato con vantaggio per il taglio di metalli reattivi come zirconio, titanio, ecc. Tuttavia, poiché durante l'operazione di taglio viene prodotta una grande quantità di vapori metallici e il metallo fuso cade dal taglio nella camera a vuoto, esso presenta notevoli difficoltà in gestione efficiente del processo. Inoltre il costo dell'attrezzatura è molto alto. A meno che il processo non sia inevitabile, viene sostituito dal taglio del raggio laser.

Processo n. 2. Taglio laser:

Il taglio del raggio laser è un processo di taglio termico che impiega un raggio di luce coerente concentrato per sciogliere il materiale in cui è richiesto il taglio. L'attrezzatura utilizzata è la stessa della saldatura laser. Il processo può essere utilizzato con o senza un gas fornito esternamente; se viene utilizzato ossigeno, il taglio può essere reso più veloce in alcuni metalli a causa del calore aggiuntivo prodotto dalla reazione esotermica.

Oltre all'ossigeno può essere efficacemente utilizzata un'ampia varietà di altri gas ausiliari come aria compressa, elio, argon, anidride carbonica e azoto. I tagli ottenuti con gas inerte presentano bordi puliti e non ossidati ma possono avere un metallo tenace solidificato attaccato al fondo dei pezzi tagliati; con ossigeno assistito tagliare il materiale così bloccato è principalmente scoria che è facile da staccare a causa della sua fragilità.

Il taglio laser richiede l'uso di un raggio laser ad onda continua (CW). Quando non si ottiene un'adeguata densità di energia con un laser CW, spesso viene aumentato con un getto di gas ad alta velocità. In generale, il laser CW con potenza fino a 1 KW e il 10% di efficienza è sufficiente per tagliare i metalli a scartamento ridotto. Tuttavia, per il taglio di sezioni più spesse, ad esempio in acciaio di 54 mm di spessore, è necessario un raggio di 6 KW come mostrato nella tabella 19.9.

Il principale vantaggio del taglio del raggio laser è che può essere usato in modo altrettanto efficace nella normale atmosfera o nel vuoto. Il raggio può essere trasportato su lunghe distanze con sistemi ottici in modo che il generatore di fascio possa essere tenuto lontano dalla postazione di lavoro, rendendo possibile l'uso del raggio in luoghi con accessibilità limitata. Fornisce una densità di calore molto elevata e non richiede che il pezzo sia parte del sistema elettrico. Tuttavia, il taglio del raggio laser è costoso rispetto al taglio con gas ossigenato e finora il taglio del raggio laser è limitato ai materiali sottili.

Oltre ai metalli, il raggio laser viene utilizzato con successo per il taglio di materie plastiche, tessuti sintetici in legno e ceramiche. Uno dei principali impieghi del raggio laser è il taglio del legno lamellare e del legno pressato nell'industria della lavorazione del legno. Inoltre è stato utilizzato in modo efficiente per tagliare i tessuti per la realizzazione di abiti su larga scala. Si prevede che i potenziali di taglio del raggio laser saranno pienamente sfruttati non appena le unità di generazione laser diventeranno più facilmente disponibili a costi ragionevoli.