3 errori da evitare nel taglio laser del metallo

La deformazione è un'altra sfida difficile che gli ingegneri devono affrontare quando utilizzano le macchine per il taglio laser per produrre parti in lamiera. Quando il raggio laser agisce sul metallo da tagliare, il metallo assorbe rapidamente l'energia del laser e la converte in energia termica, che a sua volta provoca il riscaldamento del metallo. Quando la temperatura aumenta, il metallo si espande. 

Il problema è che il processo di espansione del metallo non è uniforme. Da un lato, i diversi materiali metallici hanno coefficienti di espansione termica differenti. Ad esempio, la lega di alluminio e l'acciaio inossidabile hanno gradi di espansione completamente diversi a parità di temperatura; d'altra parte, anche il processo di fabbricazione del materiale, come la direzione di laminazione, la struttura organizzativa interna e altri fattori, influisce sull'uniformità dell'espansione del metallo quando viene riscaldato. L'effetto combinato di questi fattori rende molto probabile che il metallo si pieghi e si deformi durante il processo di espansione termica, il che è ciò che chiamiamo deformazione.

Questo fenomeno di deformazione comporta molti problemi pratici per gli ingegneri. Per le parti che sono state originariamente progettate per essere assemblate con precisione, una volta che si verifica la deformazione, la forma e le dimensioni delle parti si discostano dalle aspettative di progettazione, rendendo difficile il loro perfetto adattamento durante l'assemblaggio. Questo non solo prolungherà i tempi di assemblaggio e aumenterà i costi di manodopera, ma in casi gravi causerà addirittura lo scarto dei pezzi, con conseguente spreco di risorse e aumento dei costi di produzione. 

Dal punto di vista della meccanica strutturale, la deformazione comporta anche gravi pericoli nascosti per i componenti strutturali. Quando un componente strutturale si deforma, la sua distribuzione interna delle sollecitazioni diventa disomogenea e la sua capacità originaria di portare carichi in modo uniforme viene distrutta. Quando viene sottoposto a carichi esterni, è più probabile che la parte deformata produca una concentrazione di tensioni, riducendo così la resistenza complessiva e la capacità di carico del componente. In alcuni scenari applicativi con requisiti estremamente elevati di resistenza strutturale, come l'industria aerospaziale, automobilistica e altri settori, la deformazione dei componenti può causare gravi incidenti di sicurezza.

Pertanto, gli ingegneri devono essere molto cauti quando utilizzano le macchine per il taglio laser per produrre componenti in lamiera. Nella fase di selezione dei materiali, si può prendere in considerazione l'utilizzo di materiali metallici con un coefficiente di espansione termica minore e prestazioni più stabili, come alcuni materiali in lega speciale. Nella fase di progettazione, la ridondanza della struttura deve essere aumentata in modo appropriato e la forma e la disposizione dei pezzi devono essere ragionevolmente regolate per ridurre il rischio di deformazioni causate dalla temperatura. Allo stesso tempo, in termini di impostazione dei parametri di processo, ottimizzando parametri quali la potenza del laser, la velocità di taglio e il metodo di raffreddamento, è possibile ridurre al minimo il riscaldamento non uniforme del metallo durante il processo di taglio. Se necessario, si possono considerare piastre metalliche più spesse, perché quelle più spesse hanno una migliore resistenza alla deformazione termica, oppure si può ridurre la complessità del progetto e l'uso di forme complesse e strutture a pareti sottili, riducendo così la probabilità di deformazione.