Il processo di taglio leggero si divide in:
1. Taglio per vaporizzazione:
Sotto il riscaldamento di un raggio laser ad alta densità di potenza, la temperatura superficiale del materiale sale rapidamente fino al punto di ebollizione, temperatura sufficiente a evitare la fusione causata dalla conduzione termica. Di conseguenza, una parte del materiale evapora e scompare, mentre un'altra parte viene espulsa come materiale espulso dal fondo della giunzione di taglio da un flusso di gas ausiliario.
2. Taglio a fusione:
Quando la densità di potenza del raggio laser incidente supera un certo valore, il materiale all'interno del punto di irradiazione del raggio inizia a evaporare, formando dei fori. Una volta formatosi, questo piccolo foro agirà come un corpo nero, assorbendo tutta l'energia del raggio incidente. Il piccolo foro è circondato da una parete di metallo fuso, quindi un flusso d'aria ausiliario coassiale al raggio trasporta il materiale fuso attorno al foro. Mentre il pezzo si muove, il piccolo foro si muove orizzontalmente in sincronia nella direzione di taglio, formando una giunzione di taglio. Il raggio laser continua a irradiare lungo il bordo anteriore di questa giunzione e il materiale fuso viene soffiato via in modo continuo o pulsante dall'interno della giunzione.
3. Taglio per fusione tramite ossidazione:
Il taglio per fusione utilizza generalmente gas inerti. Se invece si utilizzano ossigeno o altri gas attivi, il materiale viene incendiato sotto l'irradiazione di un raggio laser e si verifica una violenta reazione chimica con l'ossigeno, producendo un'ulteriore fonte di calore, chiamata taglio per fusione per ossidazione. La descrizione specifica è la seguente:
(1) La superficie del materiale viene rapidamente riscaldata fino alla temperatura di accensione sotto l'irradiazione di un raggio laser, e quindi subisce intense reazioni di combustione con l'ossigeno, liberando una grande quantità di calore. Sotto l'azione di questo calore, si formano piccoli fori pieni di vapore all'interno del materiale, circondati da pareti di metallo fuso.
(2) Il trasferimento delle sostanze di combustione nelle scorie controlla la velocità di combustione dell'ossigeno e del metallo, mentre la velocità con cui l'ossigeno si diffonde attraverso le scorie per raggiungere il fronte di accensione ha anch'essa un impatto significativo sulla velocità di combustione. Maggiore è la portata di ossigeno, più rapida è la reazione chimica di combustione e la velocità di rimozione delle scorie. Naturalmente, maggiore è la portata di ossigeno, migliore è la situazione, poiché una portata troppo elevata può causare un rapido raffreddamento dei prodotti di reazione, ovvero gli ossidi metallici, all'uscita del cordone di taglio, il che è anche dannoso per la qualità del taglio.
(3) Ovviamente, nel processo di taglio per fusione-ossidazione sono presenti due fonti di calore: l'energia di irradiazione laser e l'energia termica generata dalla reazione chimica tra ossigeno e metallo. Si stima che il calore rilasciato dalla reazione di ossidazione durante il taglio dell'acciaio rappresenti circa il 60% dell'energia totale richiesta per il taglio. È evidente che l'utilizzo dell'ossigeno come gas ausiliario può consentire di raggiungere velocità di taglio più elevate rispetto ai gas inerti.
(4) Nel processo di taglio per fusione per ossidazione con due fonti di calore, se la velocità di combustione dell'ossigeno è superiore alla velocità di movimento del raggio laser, la fessura di taglio appare ampia e ruvida. Se la velocità di movimento del raggio laser è superiore alla velocità di combustione dell'ossigeno, la fessura risultante sarà stretta e liscia. [1]
4. Controllo del taglio della frattura:
Per materiali fragili soggetti a danni termici, il taglio ad alta velocità e controllabile tramite riscaldamento con raggio laser è chiamato taglio a frattura controllata. Il principio fondamentale di questo processo di taglio è riscaldare una piccola area di materiale fragile con un raggio laser, generando un elevato gradiente termico e una grave deformazione meccanica in quell'area, con conseguente formazione di cricche nel materiale. Purché venga mantenuto un gradiente di riscaldamento bilanciato, il raggio laser può guidare le cricche in qualsiasi direzione desiderata.
Data di pubblicazione: 09-09-2025