{"id":1217,"date":"2019-04-12T08:21:57","date_gmt":"2019-04-12T08:21:57","guid":{"rendered":"http:\/\/deformazione.it\/?p=1217"},"modified":"2019-04-12T08:21:57","modified_gmt":"2019-04-12T08:21:57","slug":"taglio-laser-ad-alta-precisione-dellacciaio-elettrico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/2019\/04\/taglio-laser-ad-alta-precisione-dellacciaio-elettrico\/","title":{"rendered":"Taglio laser ad alta precisione dell\u2019acciaio \u201celettrico\u201d"},"content":{"rendered":"

Nel mercato del taglio laser, \u00e8 comune presumere che la potenza laser sia il fattore dominante nel determinare la produttivit\u00e0. E, quando si tagliano linee rette in materiali spessi, specialmente con tolleranze pi\u00f9 basse, una potenza pi\u00f9 elevata garantisce una velocit\u00e0 superiore. Tuttavia, ci sono molte applicazioni, in particolare il taglio di materiali pi\u00f9 sottili con tolleranze pi\u00f9 strette, dove non \u00e8 necessaria una potenza molto elevata, e pu\u00f2 rappresentare uno svantaggio. Inoltre, nelle applicazioni di precisione, i fattori meccanici della macchina e la capacit\u00e0 di sincronizzare il laser con la meccanica possono essere i fattori che limitano la velocit\u00e0 finale in termini di produttivit\u00e0. Questo articolo esplora come un produttore, Stiefelmayer-Lasertechnik<\/a> <\/strong>(Denkendorf, Germania), ha affrontato questi problemi per ottimizzare il taglio dell\u2019acciaio elettrico sottile.<\/p>\n

di Khatarina Manok<\/em><\/p>\n

L\u2019acciaio \u201celettrico\u201d utilizzato nella produzione di componentistica elettrica \u00e8 un materiale sottile (tipicamente da 0,1 mm a 1 mm), laminato, che viene sagomato e poi impilato per realizzare gli statori e i rotori di motori e generatori elettrici, e le anime dei trasformatori. Non \u00e8 raro che queste pile siano costituite da diverse centinaia di singoli strati, ognuno dei quali rivestito con una laminazione esterna non conduttiva.
\nTipicamente, queste parti sono tranciate in grandi quantit\u00e0. Lo stampaggio raggiunge un\u2019elevata ripetibilit\u00e0, ma limitata precisione assoluta. La ripetibilit\u00e0 \u00e8 importante perch\u00e9 fornisce una superficie liscia quando un gran numero di queste parti sono impilate insieme. Inoltre, lo stampaggio non produce sbavature sui bordi che impedirebbero il contatto completo dei pezzi quando vengono impilati. La smerigliatura per rimuovere le bave non \u00e8 auspicabile, perch\u00e9 potrebbe rimuovere la laminazione esterna del materiale. Infine, lo stampaggio non riscalda la parte. Il riscaldamento dell\u2019acciaio elettrico pu\u00f2 anche rimuovere la laminazione esterna o influire sulle caratteristiche magnetiche del materiale sfuso, entrambi effetti indesiderati.
\nIl limite principale della tranciatura \u00e8 rappresentato dalle costose attrezzature fisse che richiede. Questo \u00e8 accettabile nella produzione in serie, ma pu\u00f2 essere un problema durante la prototipazione o per produzioni in bassa quantit\u00e0.
\nIl taglio con laser a fibra offre un\u2019alternativa allo stampaggio poich\u00e9 evita il costo degli utensili e fornisce generalmente le velocit\u00e0 necessarie per renderlo un\u2019opzione economica per piccole tirature. Tuttavia, la maggior parte dei sistemi laser a fibra hanno limitazioni che impediscono loro di essere una scelta valida per il taglio di acciaio elettrico sottile. In primo luogo, la maggior parte delle macchine da taglio laser commerciali presentano deviazioni di tolleranza relativamente grandi e non costanti nella loro area di lavoro. Cos\u00ec, un pezzo tagliato nella parte anteriore destra da una lamiera grande pu\u00f2 avere un aspetto diverso da un pezzo tagliato nella parte posteriore sinistra. Questo crea problemi dimensionali quando questi pezzi vengono successivamente impilati.
\nGli altri limiti del taglio laser a fibra sono che pu\u00f2 evaporare la laminazione superficiale del pezzo, produrre scorie sul bordo e creare una zona termicamente alterata (ZTA) nel materiale fuso dove le sue propriet\u00e0 magnetiche sono state alterate. Questi problemi di solito peggiorano con una maggiore potenza di taglio. Tuttavia, come accennato all\u2019inizio, la velocit\u00e0 e la potenza del laser di solito vanno di pari passo nelle macchine laser tradizionali.<\/p>\n

Potenza inferiore, maggiore produttivit\u00e0<\/strong>
\nStiefelmayer-Lasertechnik costruisce macchine laser ed esegue lavorazioni conto terzi, con particolare attenzione al taglio di lamiere sottili con tolleranze ristrette. Le loro efficaci \u201ctaglierine\u201d laser della serie Effective sono specificamente ottimizzate per produrre tagli di alta precisione ad alta produttivit\u00e0; la loro filosofia progettuale favorisce la finezza rispetto alla forza bruta. L\u2019amministratore delegato della societ\u00e0 Dieter Bulling spiega questo approccio con un\u2019analogia da corsa. \u201cAbbiamo messo a punto la nostra macchina per il percorso cittadino stretto di Monaco, non per l\u2019enorme ovale di Indianapolis. Il nostro obiettivo progettuale era quello di raggiungere la massima velocit\u00e0 media possibile in tutte le curve strette, piuttosto che la velocit\u00e0 massima nei rettilinei. Per il tipo di pezzi che tipicamente produciamo, questo consente di ottenere una maggiore produttivit\u00e0\u201d.
\nCi sono due aspetti generali che permettono di ottenere queste prestazioni: meccanica superiore e sincronizzazione precisa del laser a questa meccanica. Stiefelmayer-Lasertechnik utilizza motori lineari ad azionamento diretto per movimentare la testa di taglio in X e Y. In questo modo, si elimina il gioco associato agli azionamenti a cremagliera e a pignone utilizzati in altri sistemi. Inoltre, il carro su cui scorre la testa di taglio \u00e8 costruito in fibra di carbonio, piuttosto che in metallo, per ridurre al minimo la sua inerzia senza sacrificare la rigidit\u00e0. Questo carro leggero permette alla macchina di ottenere un elevato jerk (la definizione di jerk \u00e8 il tasso di variazione dell\u2019accelerazione). Dieter Bulling chiarisce l\u2019importanza di questo: \u201cNessuna macchina pu\u00f2 raggiungere istantaneamente un\u2019accelerazione di 4g o 6g da fermo – cosa fisicamente impossibile. La chiave per un\u2019elevata produttivit\u00e0 con profili stretti \u00e8 quindi la velocit\u00e0 con cui la macchina raggiunge l\u2019accelerazione desiderata – in altre parole, il jerk\u201d.
\nBulling aggiunge che un elevato grado di sincronizzazione tra l\u2019uscita laser e il movimento a portale \u00e8 ugualmente essenziale sia per la precisione della macchina che per la produttivit\u00e0. Tutti gli angoli sono tagliati con un raggio ridotto, perch\u00e9 questo elimina la necessit\u00e0 di arrestare completamente il raggio al vertice. Questo raggio d\u2019angolo pu\u00f2 essere di 40 \u00b5m nelle macchine Stiefelmayer Effective, oppure fino a 0,2 mm. Bulling spiega: \u201cCi sono due motivi per cui possiamo raggiungere un raggio di spigolo cos\u00ec piccolo. Una \u00e8 l\u2019elevata dinamica di movimento della macchina, l\u2019altra \u00e8 l\u2019assoluta sincronizzazione tra fascio laser e movimento del portale. In particolare, man mano che il raggio rallenta, la potenza laser deve diminuire per mantenere costante la potenza totale erogata in un determinato punto. Noi affrontiamo questo problema eseguendo il laser in continuo (CW) in tagli rettilinei, ma poi utilizzando una speciale uscita pulsata agli angoli. Pertanto, il laser deve essere in grado di passare rapidamente da una modalit\u00e0 operativa all\u2019altra. All\u2019epoca in cui abbiamo originariamente progettato l\u2019Effective, Coherent ROFIN aveva l\u2019unico laser a fibra nella nostra gamma di potenza da 2 e 3 kW che offriva questa funzionalit\u00e0 critica. Inoltre, il loro laser a fibra utilizzava lo stesso software di controllo dei loro laser a CO2, che avevamo gi\u00e0 utilizzato in altri prodotti, riducendo cos\u00ec al minimo i nostri tempi di sviluppo\u201d.<\/p>\n

Fascio laser di alta qualit\u00e0<\/strong>
\nIl laser a fibra ROFIN HighLight FL \u00e8 caratterizzato da uno spot di circa 60 – 65 \u00b5m in corrispondenza del pezzo, che \u00e8 circa la met\u00e0 di quello tipico per macchine di queste dimensioni. Questa dimensione dello spot \u00e8 necessaria per produrre le piccole dimensioni richieste in molte delle loro applicazioni di taglio. Inoltre, per il taglio dell\u2019acciaio elettrico, in particolare, questa combinazione di dimensioni del fascio e potenza riduce al minimo la ZTA. Riduce anche la quantit\u00e0 di materiale fuso (riducendo il diametro del fascio di 2 volte e diminuisce la quantit\u00e0 di fusione di 4 volte), che viene soffiato via dal substrato con gas, al fine di ottenere un bordo libero da scorie.
\n\u201cIl mercato del taglio laser si sta affollando di concorrenti. Le macchine ad alto costo di solito enfatizzano la potenza del laser. Ma, per esempio, il passaggio da 6 a 12 kW non riduce significativamente il tempo di taglio per pezzo\u201d conclude Bulling. \u201cSi potrebbe ottenere di pi\u00f9 avendo a un sistema di carico\/scarico pezzi pi\u00f9 veloce. Al contrario, le macchine laser a basso prezzo non hanno una meccanica di alta precisione; possono specificare la ripetibilit\u00e0 della macchina (anche se di solito solo in un asse), ma non spiegano come questo si traduce nella precisione del pezzo finito. La discussione \u00e8 destinata a diventare sempre pi\u00f9 attuale, per essere in grado di tagliare materiali pi\u00f9 spessi. Il materiale spesso richiede meno precisione, il materiale sottile richiede una maggiore precisione. Questi sono requisiti completamente diversi per le macchine. Grazie alla migliore meccanica e alla migliore sincronizzazione laser, differenziamo Effective offrendo una combinazione unica di precisione, elevata produttivit\u00e0 complessiva e ripetibilit\u00e0 garantita del pezzo (specifichiamo che l\u2019Effective pu\u00f2 tagliare fori di 30 mm di diametro su tutto il suo campo di lavoro di 1,25 x 2,5 m con ripetibilit\u00e0 di \u00b125 \u00b5m). Per il taglio dei metalli sottili, pensiamo che questa sia la direzione giusta per il futuro\u201d.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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