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Taglio laser tubi

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Taglio laser tubi: piccolo vademecum

Indice
Introduzione

Il taglio laser tubi permette la lavorazione di profili in barra di ogni tipo. Le macchine di ultima generazione anche per profili sagomati con spigoli sotto squadra.

campionario taglio laser tubi

Per determinare la capacità di taglio solitamente ci si riferisce alla diagonale del cerchio circoscritto al profilo.

circonferenza circoscritta

Oltre ai classici parametri di taglio laser che si ritrovano anche sui più noti laser per lamiera. Parliamo dello spessore e della qualità del materiale. Per lo spessore è determinante la potenza del risonatore mentre per la qualità del materiale quelli riflettenti (rame, ottone) possono essere tagliati solo da risonatori con tecnologia a fibra e non ad Co2.

Progettazione

Come per altre tecnologie poter progettare i pezzi conoscendo il processo produttivo utilizzato può esaltare i pregi e soprattutto minimizzare i limiti.

Nel caso del taglio laser tubi è bene considerare i seguenti aspetti.

  • Le tolleranze lineari
  • Le tolleranze di forma
  • Le tolleranze radiali e la coassialità
  • Il taglio perpendicolare o inclinato,
  • I tubi curvati (vedi paragrafo dedicato)
  • La pulizia all’interno dei tubi
  • La marcatura integrata

Inoltre a volte sono determinanti  anche alcune caratteristiche dello specifico modello di macchina.

  • Lo scarto fisso
  • Il sistema di cerca giunto saldatura
  • L’unità maschiatrici

Per le tolleranze lineari si intendono lo scostamento longitudinale nella lavorazione: dipende essenzialmente dalla precisione della macchina. La maggior parte degli impianti oggi garantiscono tolleranze e ripetibilità nell’ordine dei centesimi.

Con la tolleranza di forma si intende la precisione con cui si esegue la figura (il foro, l’asola o la  scantonatura). Dipende sia dalla macchina (la precisione posizionamento assi), dal materiale (lo scostamento dimensionale dalla sezione nominale) e dalla regolazione (soprattutto della focale non corretta porta ad un errore). Nella normalità l’errore di forma si attesa nell’ordine di un decimo di millimetro.

La tolleranza radiale è molto importante quando si devono eseguire fori passanti in cui rispettare la coassilità è fondamentale. Il taglio laser non esegue con un unico posizionamento i due fori ma ruota di 180° il profilo dopo il primo foro. E’ chiaro quindi che la precisione è fondamentale per ottenere una tolleranza coassiale nell’ordine di un decimo di millimetro. Purtroppo però la rotazione spesso può essere eccentrica data soprattutto dai profili non esattamente lineari e comunque con una loro tolleranza dimensionale. Quindi le macchine più evolute intervengono con sistemi di misura (per contatto o laser) per riallinearsi e procedere ad una foratura perfetta.

 
Il taglio laser tubi 3D a testa inclinata

I così detti laser 3D, da non confondersi con le celle di taglio laser (vedi il paragrafo sui tubi curvati), sono macchine che consentono l’inclinazione della testa di taglio. Questa peculiarità consente al progettista di scegliere se avere dei tagli sempre perpendicolari allo spessore oppure no. La differenza è più marcata per spessori superiori ai 3 mm, cambiandone a volte radicalmente l’accoppiamento nelle successive fasi. Facciamo alcuni esempi pratici

  • Con la testa inclinabile è possibile ottenere un foro uguale a quello eseguito da un trapano. Con la testa sempre perpendicolare il diametro sullo spessore interno sarà inferiore a quello sul diametro esterno. La differenza è più marcata sui tubi che hanno una superficie tonda

foratura taglio laser

  • Esiste la possibilità di eseguire i tagli iniziali inclinati in modo da ritrovarsi già lo smusso per la saldatura successiva.
  • Taglio a gradi può essere eseguito come se fosse una sega a nastro oppure con il taglio sempre perpendicolare alla superficie. La differenza è marcata soprattutto per profili quadri e rettangoli piuttosto che per i tubi.
smussi taglio laser tubi
 
Altre peculiarità

La pulizia all’interno dei tubi è fondamentale perché durante la lavorazione si accumulano i residui di taglio. Ci sono diversi sistemi di protezione: dall’inserimento di un’anima interna a forti sistemi di aspirazione che non permettono il deposito sul lato interno. In base all’applicazione del pezzo può essere un aspetto determinante.

La macchina permette anche la marcatura tramite incisione sul pezzo. Soprattutto per chi opera all’interno di sistemi produttivi certificati l’identificazione e la tracciabilità costituiscono dei punti fondamentali.

tubo tagliato al laser

Esistono caratteristiche specifiche del singolo modello di macchina che a volte possono risultare determinanti. Per esempio le macchine più recenti dotate più di due mandrini consentono di ridurre quasi a zero lo scarto fisso per pezzi più lunghi al metro. Quindi si riduce lo scarto con significativi risparmi soprattutto se trattasi di inox o di leghe di alluminio.

Le esigenze progettuali a volte richiedono il posizionamento specifico  del cordone di saldatura. In questo caso molte macchine dispongono di una telecamera ad infrarossi che rileva il cordone ed orienta il tubo in modo automatico.

Ultima caratteristica di rilievo presente in alcuni modelli è una unità di maschiatura che consente di integrare nel ciclo di lavorazione la filettatura. Si ottiene così un prodotto finito senza ulteriori riprese riducendone i costi di lavorazioni.

Tubi curvati

Questo articolo si focalizza sulla lavorazione laser di tubi o profili in barra. Eseguire dei fori o scantonature su pezzi che successivamente dovranno essere curvati a volte non è possibile.

I problemi sono diversi ma principalmente due:

  • la capacità di mantenimento delle tolleranze prescritte dopo la curvatura, tipicamente interassi fra fori e/o fase delle scantonature
  • la presenza di fori in prossimità o nella zona da piegare porta ad inevitabili deformazioni degli stessi fori.

Quindi per i casi sopracitati sostanzialmente si inverte il ciclo tecnologico. Prima si piega il pezzo e poi lo si sagoma come richiesto. Purtroppo è un operazione che fa innalzare i costi di produzione.

Tuttavia non è più il taglio laser tubi la macchina ideale ma occorre una cella robotizzata di taglio laser. Può essere considerata la sorella maggiore poiché le macchine di taglio laser tubi ereditano dalle celle la tecnologia 3D e della testa inclinata.

Le celle o isole nascono come risposta all’esigenza di foratura e refilo di pezzi stampati a freddo. Le prime applicazioni furono per pezzi dell’automotive come portiere, cofani ed altre parti della carrozzeria.

Una cella richiede la realizzazione di una o più attrezzature specifiche per bloccare il pezzo durante la lavorazione. Inoltre il tempo ciclo è meno rapido del taglio da barra, cioè prima della piegatura. Per questi motivi i costi con questo processo sono superiori ma a volte necessari.

Alternative della lavorazione con un’isola laser possono essere i centri di lavoro o isole robotizzate (robot antropomorfi) dotate di unità di taglio a plasma. Comunque anche in questi casi serve sempre delle attrezzature di fissaggio e i tempi cicli non sono paragonabili al laser tubo.

Alternative

Oltre alla cella laser sopra descritta esistono altre alternative per la lavorazione dei tubi.

  • Stampaggio a freddo
  • Taglio con la sega a nastro (vedi link) o disco e con la  successiva foratura a trapano (vedi link) o a fresa,
  • Linee di taglio integrate con punzonatura e fresatura (vedi link)
Campi applicativi

L’impiego del taglio laser tubi trova spazio applicativo in diversi settori. Di seguito con una breve galleria fotografica divisa per settori vi presentiamo alcuni possibili campi applicativi

  • Architettura ed edile con la realizzazione di tettoie, facciate e pensiline.
  • Metalmeccanica con la costruzione di telai e di  tralicci
  • Oil & Gas con gli scambiatori di calore e i serbatoi
  • Arredamento con ad esempio i telai per sedie e per tavoli
L’esperienza di Agrital

Agrital impiega questa tecnologia fin dal 2003. E’ stata fra le prime aziende in Italia ad aver scommesso su questo tipo di tecnologia e oggi può offrire ai propri clienti un solido know how su questo tipo di lavorazione.

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