Nella produzione e lavorazione mediante taglio laser a fibra, la scelta dei gas ausiliari varia significativamente a seconda del materiale. Spessori di taglio diversi richiedono anche pressioni e specifiche del gas differenti. In termini di costi, l'ossigeno (O₂) utilizzato per il taglio dell'acciaio al carbonio è relativamente economico, mentre il consumo di azoto (N₂) per il taglio dell'acciaio inossidabile è considerevole. Più duro è l'acciaio inossidabile, maggiore è il volume e la purezza di N₂ richiesti, con conseguente aumento dei costi.
Gas primari utilizzati nelle macchine per il taglio laser:
-
Gas laser(Gas utilizzato all'interno del risonatore laser per generare il raggio laser.)
-
Aria compressa (tipicamente utilizzata per proteggere il percorso laser; alcuni produttori la utilizzano anche per generare gas di protezione).
-
Gas ausiliario/di processo (Gas espulso dall'ugello della torcia di taglio).
Ossigeno nel taglio dell'acciaio al carbonio:
L'ossigeno (con una purezza generalmente superiore al 99,5%) viene utilizzato per il taglio laser dell'acciaio al carbonio. Le sue funzioni principali sono quelle di supportare la combustione esotermica e di rimuovere le scorie fuse. La pressione richiesta varia a seconda del produttore della macchina per il taglio laser e dipende fortemente dal tipo/dimensione dell'ugello e dallo spessore del materiale. La pressione tipica è compresa tra 0,3 e 0,8 MPa, con la sezione della torcia che spesso si aggira intorno a 0,02-0,05 MPa. Le portate sono significative; ad esempio, il taglio di acciaio al carbonio da 22 mm può richiedere fino a 10 m³/h di ossigeno (che serve anche a proteggere la torcia a doppio strato).
Azoto nel taglio dell'acciaio inossidabile:
L'azoto viene utilizzato per il taglio dell'acciaio inossidabile per prevenire l'ossidazione e rimuovere le scorie. Richiede un'elevatissima purezza (soprattutto per l'acciaio inossidabile >8 mm, spesso con una purezza ≥99,999%) e un'alta pressione, in genere superiore a 1 MPa. Per spessori superiori a 12 mm o fino a 25 mm, i requisiti di pressione aumentano a 2 MPa o più. Le portate sono considerevoli e variano a seconda del tipo di torcia: ad esempio, per il taglio di acciaio inossidabile da 12 mm possono essere necessari circa 150 m³/h, mentre per 3 mm potrebbero bastarne meno di 50 m³/h.
L'argon nella saldatura laser:
L'argon viene utilizzato nei processi di saldatura laser. Viene espulso attraverso un ugello a una pressione specifica sulla superficie del pezzo. Molti si chiedono perché si utilizzi l'argon. Gli esperti tecnici di Shen Yuejia Gas spiegano qui i motivi principali per cui si utilizza l'argon nella saldatura laser:
Motivo 1: Protegge la lente di messa a fuoco dalla contaminazione
L'argon protegge la lente di focalizzazione dell'apparecchiatura di saldatura laser dalla contaminazione da vapori metallici e schizzi di liquidogoccioline. Questa protezione è particolarmente importante nella saldatura ad alta potenza, dove i getti sono più intensi.
Motivo 2: Disperde efficacemente la protezione al plasma nella saldatura ad alta potenza
Il vapore metallico assorbe l'energia del laser e si ionizza formando una nube di plasma. Anche l'argon circostante, se riscaldato, può ionizzarsi. Un eccesso di plasma può assorbire e disperdere il raggio laser, riducendo l'energia erogata al pezzo. Questo plasma, agendo come fonte di energia secondaria sulla superficie, può ridurre la profondità di penetrazione della saldatura e allargare il bagno di fusione. L'argon, grazie alla sua elevata energia di ionizzazione, aumenta il tasso di ricombinazione di elettroni e ioni attraverso collisioni a tre corpi, riducendo così la densità del plasma. Il suo basso peso atomico favorisce una maggiore frequenza di collisione e una ricombinazione più rapida, senza tuttavia contribuire in modo significativo alla formazione del plasma stesso.
Motivo 3: Previene l'ossidazione del pezzo durante la saldatura
La saldatura laser richiede in genere una protezione gassosa. Impostare il processo in modo da utilizzare argon sincronizzato con il laser previene l'ossidazione durante il funzionamento continuo. Sebbene la protezione con gas inerte protegga il bagno di fusione e alcuni materiali possano non richiederla se l'ossidazione non rappresenta un problema, gas come elio, argon o azoto sono comunemente utilizzati nella maggior parte delle applicazioni per garantire che il pezzo in lavorazione rimanga privo di ossidazione durante la saldatura.
Data di pubblicazione: 15 dicembre 2025