Taglio laser a fibra: risposte dirette

La bava sull’inox tagliato con azoto significa quasi sempre che il fuso non viene soffiato via abbastanza in fretta: velocità di taglio troppo bassa per la potenza, pressione o purezza dell’azoto insufficienti, ugello consumato o non centrato, fuoco troppo alto nella lamiera. Parti dallo stato dell’ugello e dalla pressione del gas — spiegano la maggior parte dei casi di bava in officina.

Quando una macchina che tagliava passante smette di penetrare, il fascio sta perdendo energia lungo il percorso verso la lamiera oppure arriva nel punto sbagliato. In ordine di probabilità: vetro di protezione sporco o crepato, ugello consumato, deriva del fuoco, perdita di pressione del gas e solo alla fine la sorgente.

La scoria sull’acciaio dolce è ossido fuso che si è solidificato prima che il gas riuscisse a portarlo via. Le leve abituali, in quest’ordine: pressione dell’ossigeno (spesso troppo alta sui forti spessori), velocità di taglio, posizione del fuoco e distanza dell’ugello. Oltre i 10 mm quasi tutti i problemi di scoria sono un problema di pressione e di fuoco, non di potenza.

Le striature sono l’impronta di un fronte di fusione instabile. Righe grossolane che trascinano indietro dicono che il fuso non tiene il passo — di solito velocità, fuoco o dinamica del gas. Righe fini e regolari sono normali e non si eliminano del tutto; quello che controlli è la loro profondità e da che altezza del bordo cominciano.

Gli spruzzi sono fusione espulsa verso l’alto, verso la testa, invece che verso il basso attraverso il kerf — di solito per una foratura troppo aggressiva su materiale spesso, un’altezza ugello troppo bassa o una pressione troppo alta per l’ugello. Intasano rapidamente l’ugello, e un ugello intasato peggiora a sua volta gli spruzzi.

La conicità significa che il fascio non produce un taglio a pareti dritte su tutto lo spessore: di solito il fuoco è a livello o sopra la superficie su materiale spesso, la velocità è leggermente troppo alta, oppure una lente usurata allarga il fascio. Si vede soprattutto su lamiera oltre gli 8–10 mm, dove il fascio deve percorrere più profondità.

La regola pratica: tagliando con azoto il fuoco va sotto la superficie — all’incirca da un terzo a due terzi dello spessore. Tagliando acciaio dolce con ossigeno il fuoco sta sulla superficie o poco sopra. Sotto i 2 mm è vicino allo zero in entrambi i casi.

Il tempo di foratura cresce con lo spessore: su una fibra da 6 kW la lamiera sottile fora in molto meno di un secondo, 10 mm in circa un secondo e 20 mm richiedono da uno a tre secondi con potenza in rampa. I forti spessori si forano con ossigeno a bassa pressione e con il fuoco più alto di quello di taglio, poi la macchina passa al set di parametri di taglio.

La velocità cala rapidamente con lo spessore e dipende dal gas: una fibra da 6 kW taglia inox da 1 mm con azoto a 30–40 m/min, 6 mm attorno ai 5 m/min e 10 mm a 2–3 m/min. L’acciaio dolce con ossigeno è più lento sul sottile, ma continua a tagliare fino a 20 mm, dove l’azoto diventa impraticabile.

Il kerf è la larghezza di materiale che il fascio asporta realmente — più stretta di un taglio a sega, ma mai zero. Su una fibra 3–6 kW è tipicamente 0,1–0,3 mm su lamiera sottile e cresce a 0,4–0,6 mm oltre i 10 mm, soprattutto in base al diametro dell’ugello, al fuoco e al gas di taglio.

Il diametro dell’ugello segue spessore e gas: ugelli singoli piccoli da 1,0–1,5 mm per il taglio a ossigeno dell’acciaio dolce, ugelli doppi più grandi da 1,4–3,0 mm per il taglio con azoto, dove serve un getto largo e ad alta pressione per portare via il fuso. Un ugello troppo grande spreca gas e ammorbidisce il getto; troppo piccolo lascia il solco di taglio senza gas.

Il consumo dipende da diametro dell’ugello e pressione, non dalla potenza del laser: un ugello da 2,0 mm a 15 bar manda nel solco di taglio all’incirca 30–45 m³/h, e un ugello da 3,0 mm a 20 bar può superare i 90 m³/h. Per questo il taglio con azoto sui forti spessori è spesso la voce più pesante del costo per pezzo.

L’ossigeno brucia mentre taglia, quindi sull’acciaio dolce è più veloce ed economico e arriva a spessori maggiori, ma lascia un bordo ossidato. L’azoto si limita a soffiare via il fuso e dà un bordo pulito, saldabile e resistente alla corrosione su inox e alluminio, al prezzo di pressioni più alte, velocità più basse e un costo del gas molto superiore.

L’alluminio si taglia con azoto ad alta pressione, come l’inox, ma la sua alta riflettività e conducibilità termica richiedono più margine di potenza a parità di spessore, e tollera molto meno una lente sporca o un fuoco leggermente fuori posizione — entrambi portano a perdere il taglio, non solo a un calo di qualità.

Sì, ed è più veloce ed economico dell’azoto, ma il bordo si ossida: diventa scuro o color paglierino e perde resistenza alla corrosione proprio sul taglio. Va bene per lamiera spessa, pezzi strutturali e tutto ciò che verrà molato o verniciato dopo — non per pezzi visibili o critici per la saldatura.

Il costo per pezzo è dato da gas di assistenza, elettricità, consumabili (ugello, lente, filtri) e tempo macchina, all’incirca in quest’ordine di grandezza per i lavori ad azoto. Su acciaio dolce sottile a ossigeno gas e consumabili sono economici ed è il tempo macchina a dominare; su inox spesso ad azoto il gas da solo può essere la voce più pesante.

Dipende dalle ore di taglio settimanali e dal prezzo delle bombole, non dalla potenza della macchina. Un’officina che taglia inox su più turni con azoto in bombola spesso ammortizza un generatore di media taglia in uno-due anni; un’officina che usa azoto solo occasionalmente raramente arriva al pareggio.

Una routine efficace copre quattro intervalli: controlli giornalieri di lente e ugello, pulizia settimanale di guide e ottica, ispezione mensile di linee gas e filtri, e manutenzione di chiller e percorso ottico tracciata per ore di lavoro, non per calendario. Saltare i controlli giornalieri è la causa della maggior parte dei difetti trattati altrove su questo sito.

Il disallineamento si manifesta come qualità diversa per direzione o posizione sul piano, non come un singolo difetto evidente: taglio pulito su un asse ma ruvido sull’altro, oppure buono vicino al centro e peggiore verso i bordi. Un test con carta da bruciatura in due punti del percorso ottico lo individua più in fretta che indovinare dal solo taglio.

La maggior parte dei codici di errore rientra in due famiglie: codici chiller (temperatura, flusso, pressione — di solito con prefisso E) e codici di allarme dell’azionamento servo (encoder, surriscaldamento, comunicazione — di solito codici a lettere sul display dell’azionamento). Entrambi indicano un sottosistema specifico, non la sorgente laser in sé, e la maggior parte ha un primo controllo semplice prima di chiamare l’assistenza.