INDUSTRIAL CUTTING SYSTEM
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le Tecnologie
COS E' IL LASER
TAGLIO LASER
Cos’è il Laser la parola Laser, corrisponde all’acronimo inglese “ Light Amplifification by Stimulated Emmission of Radiation “ Amplificazione di Luce tramite Emissione Stimolata da Radiazione. La caratteristiche principali di una sorgete di luce Laser sono quelle di essere “ Coerente , Monocromatica, Collimata e molto Luminosa o ad alta Brillanza“ queste caratteristiche fondamentali consento alla luce laser di trovare impiego nei campi più disparati, dalla misura di lunghezze con errori millesimali ad applicazioni di taglio o di saldatura nei vari materiali, inclusi materiali organici, all’impiego nel settore delle telecomunicazioni con l’ausilio di fibre ottiche anche di lunghezze considerevoli . La radiazione è un fenomeno di trasporto di energia nello spazio, è tipico quello del sole o il calore che si può percepire attraverso il riflesso della luce su un materiale anche apparentemente non riflettente. Correlato alla radiazione esiste sempre una forma di Energia , nel caso del laser, correlata all’emissione di fotoni. Tipico è il fenomeno della propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto la cui velocità è apri a 299.792 km / sec. Tale valore nelle formule viene indicato con la lettera “ c “ e corrisponde alla velocità di trasmissione dell’energia nel vuoto , mentre con “ ? ” ( lambda ) viene indicata la lunghezza d’onda e con “ f “ frequenza . La frequenza è pertanto correlata a “ c “ e a “ ? ” dalla seguente formula f = c / ? tale relazione risulta sempre valida in quanto “ c” è una costante. La luce risulta essere una radiazione elettromagnetica con una lunghezza d’onda che va da 380 nm del violetto ai circa 769 nm del rosso alla quale viene correlata la propagazione di fotoni ovvero di una massa.
Il laser CO2 ( Anidride Carbonica ). Lunghezza d’onda ? = 10,6 nm
La luce Laser CO2 , come noto viene prodotta dall’Anidride Carbonica , il gas sottoposto ad un campo elettromagnetico emette fotoni provenienti dall’eccitazione degli elettroni che gravitano attorno al nucleo della molecola . Il Risonatore o macchina Laser, all’interno della quale si produce il fenomeno “ Laser “ è normalmente costituito da un tubo di vetro definito “ Cavità “ all’interno del quale viene fatto circolare il gas , il movimento del gas viene realizzato attraverso una turbina o un booster. Il gas in realtà è una miscela di gas, normalmente He ( Elio ), N2 (Azoto ) e solo in minima parte C02 ( Anidride Carbonica ). E’ la CO2 che sottoposta a campo magnetico produce l’effetto laser . Il campo magnetico può essere generato da una serie di elettrodi ( Anodi e Catodi ) posti all’interno della Cavità , in questo caso il Risonatore viene definito in Corrente Continua, ovvero l’alimentatore che produce la scarica elettrica tra Anodo e Catodo funziona in Corrente Continua. Tipici generatori in funzionanti con tali sistemi sono quelli prodotti dalla Convergent , ( Gruppo Prima Industre ) o da Bystronic. Al sistema definito in “ corrente continua “ si contrappone il sistema in Radiofrequenza , in tal caso l’eccitazione della molecola dell’Anidride Carbonica viene effettuata attraverso un campo magnetico posto all’esterno della Cavità. Tipici generatori in Radiofrequenza sono Rofin, Trumpf e Fanuc. Le contrapposizioni tecniche tra i vari sistemi possono perdersi in estenuanti disquisizioni , ma la sostanza porta ai seguenti risultati. Le sorgenti laser prodotte da sistemi in Radiofrequenza sono estremamente più complesse e presentano un rendimento compreso tra il 3% e il 6% ovvero per generare 1 Kw di potenza Laser è necessario almeno impiegare da 15 a 30 kw di energia elettrica. Le sorgenti Laser eccitate in Corrente Continua presentano un rendimento complessivo superiore ovvero tra il 5% e l’8% sono inoltre più semplici nella costruzione ma poiché Anodo e Catodo sono all’interno della Cavità il loro consumo nel tempo ne deteriora il funzionamento causando una diminuzione del rendimento del risonatore in quanto parte del materiale consumato del catodo e dell’anodo va a depositarsi sulla superficie degli specchi interni alla cavità stessa diminuendone l’effetto riflettente. Per contro all’aumentare della potenza risulta sempre più difficile lo sviluppo di sorgenti in Corrente Continua.
Il laser Yag lunghezza d’onda ? = 1,02 1,08 nm
I laser yag sono stati introdotti sul mercato delle applicazioni industriali una decina di anni fa. Nel settore in particolar modo del taglio hanno subito dovuto desistere nel confronto con il CO2 per i costi enormi di gestioni e difficoltà applicative. Ultimo arrivato nelle applicazioni industriali per taglio e saldatura dei metalli con tecnologia YAG è il Laser in Fibra. Prodotto dalla IPG azienda di matrice Russa e leader nella produzione di sorgenti laser di bassa potenza per settore delle telecomunicazioni . Tale nuova tecnologia si sta imponendo grazie ai vantaggi indiscussi se confronti con la tecnologia CO2. Il generatore è costituito fondamentalmente da un diodo , in grado di emettere un fascio di luce coerente, tale da eccitare la molecola dell’Itterbio contenuto nella fibra ( fibra di vetro ) attiva. Raggruppando batterie di diodi e conseguentemente di fibre attive e collegandole successivamente tra loro, è possibile ottenere sorgenti laser di elevata potenza, anche superiori a quelle utilizzate fino ad oggi in CO2. Il primo elemento di incontrastato vantaggio è rappresentato dal rendimento complessivo della sorgente valutato tra il 25% e 28%, ovvero per ottenere 1 Kw di energia laser è necessario alimentare il risonatore con una potenza di 4 kw se confrontato con le sorgenti in CO2 il rendimento complessivo è di circa 4 – 5 volte superiore. Il secondo vantaggio altrettanto importante viene rappresentato dalla costruzione semplice ed estremamente meno complessa se confrontata con un laser in CO2, assenza della Cavità e di tutto ciò che ne comporta, assenza del Gas Laserante, e dei relativi consumi, assenza della Turbina, basso ingombro, possibilità di poter avere una fibra per la trasmissione de fascio e non più una catena ottica all’interno della macchina di taglio . L’arrivo sul mercato di tale nuova tecnologia, oltre a rappresentare un vero cambiamento nelle applicazioni di taglio e saldatura, rappresenta anche un nuovo sistema per affrontare le problematiche legate al mondo delle macchine da taglio e saldatura.
Il laser CO2 ( Anidride Carbonica ). Lunghezza d’onda ? = 10,6 nm
La luce Laser CO2 , come noto viene prodotta dall’Anidride Carbonica , il gas sottoposto ad un campo elettromagnetico emette fotoni provenienti dall’eccitazione degli elettroni che gravitano attorno al nucleo della molecola . Il Risonatore o macchina Laser, all’interno della quale si produce il fenomeno “ Laser “ è normalmente costituito da un tubo di vetro definito “ Cavità “ all’interno del quale viene fatto circolare il gas , il movimento del gas viene realizzato attraverso una turbina o un booster. Il gas in realtà è una miscela di gas, normalmente He ( Elio ), N2 (Azoto ) e solo in minima parte C02 ( Anidride Carbonica ). E’ la CO2 che sottoposta a campo magnetico produce l’effetto laser . Il campo magnetico può essere generato da una serie di elettrodi ( Anodi e Catodi ) posti all’interno della Cavità , in questo caso il Risonatore viene definito in Corrente Continua, ovvero l’alimentatore che produce la scarica elettrica tra Anodo e Catodo funziona in Corrente Continua. Tipici generatori in funzionanti con tali sistemi sono quelli prodotti dalla Convergent , ( Gruppo Prima Industre ) o da Bystronic. Al sistema definito in “ corrente continua “ si contrappone il sistema in Radiofrequenza , in tal caso l’eccitazione della molecola dell’Anidride Carbonica viene effettuata attraverso un campo magnetico posto all’esterno della Cavità. Tipici generatori in Radiofrequenza sono Rofin, Trumpf e Fanuc. Le contrapposizioni tecniche tra i vari sistemi possono perdersi in estenuanti disquisizioni , ma la sostanza porta ai seguenti risultati. Le sorgenti laser prodotte da sistemi in Radiofrequenza sono estremamente più complesse e presentano un rendimento compreso tra il 3% e il 6% ovvero per generare 1 Kw di potenza Laser è necessario almeno impiegare da 15 a 30 kw di energia elettrica. Le sorgenti Laser eccitate in Corrente Continua presentano un rendimento complessivo superiore ovvero tra il 5% e l’8% sono inoltre più semplici nella costruzione ma poiché Anodo e Catodo sono all’interno della Cavità il loro consumo nel tempo ne deteriora il funzionamento causando una diminuzione del rendimento del risonatore in quanto parte del materiale consumato del catodo e dell’anodo va a depositarsi sulla superficie degli specchi interni alla cavità stessa diminuendone l’effetto riflettente. Per contro all’aumentare della potenza risulta sempre più difficile lo sviluppo di sorgenti in Corrente Continua.
Il laser Yag lunghezza d’onda ? = 1,02 1,08 nm
I laser yag sono stati introdotti sul mercato delle applicazioni industriali una decina di anni fa. Nel settore in particolar modo del taglio hanno subito dovuto desistere nel confronto con il CO2 per i costi enormi di gestioni e difficoltà applicative. Ultimo arrivato nelle applicazioni industriali per taglio e saldatura dei metalli con tecnologia YAG è il Laser in Fibra. Prodotto dalla IPG azienda di matrice Russa e leader nella produzione di sorgenti laser di bassa potenza per settore delle telecomunicazioni . Tale nuova tecnologia si sta imponendo grazie ai vantaggi indiscussi se confronti con la tecnologia CO2. Il generatore è costituito fondamentalmente da un diodo , in grado di emettere un fascio di luce coerente, tale da eccitare la molecola dell’Itterbio contenuto nella fibra ( fibra di vetro ) attiva. Raggruppando batterie di diodi e conseguentemente di fibre attive e collegandole successivamente tra loro, è possibile ottenere sorgenti laser di elevata potenza, anche superiori a quelle utilizzate fino ad oggi in CO2. Il primo elemento di incontrastato vantaggio è rappresentato dal rendimento complessivo della sorgente valutato tra il 25% e 28%, ovvero per ottenere 1 Kw di energia laser è necessario alimentare il risonatore con una potenza di 4 kw se confrontato con le sorgenti in CO2 il rendimento complessivo è di circa 4 – 5 volte superiore. Il secondo vantaggio altrettanto importante viene rappresentato dalla costruzione semplice ed estremamente meno complessa se confrontata con un laser in CO2, assenza della Cavità e di tutto ciò che ne comporta, assenza del Gas Laserante, e dei relativi consumi, assenza della Turbina, basso ingombro, possibilità di poter avere una fibra per la trasmissione de fascio e non più una catena ottica all’interno della macchina di taglio . L’arrivo sul mercato di tale nuova tecnologia, oltre a rappresentare un vero cambiamento nelle applicazioni di taglio e saldatura, rappresenta anche un nuovo sistema per affrontare le problematiche legate al mondo delle macchine da taglio e saldatura.