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TAGLIO E SALDATURA LASER

TAGLIO E SALDATURA LASER. Ultimo aggiornamento: 9/11/ 11. Prof. Gino Dini – Università di Pisa. Lavorazioni tramite energia termica. Laser Beam Machining (LBM). Lavorazioni tramite energia termica. Laser Beam Machining (LBM). fotoni. lente di focalizzazione. gas d’apporto. pezzo.

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TAGLIO E SALDATURA LASER

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Presentation Transcript

  1. TAGLIO E SALDATURA LASER Ultimo aggiornamento: 9/11/11 Prof. Gino Dini – Università di Pisa

  2. Lavorazioni tramite energia termica Laser Beam Machining (LBM)

  3. Lavorazioni tramite energia termica Laser Beam Machining (LBM) fotoni lente di focalizzazione gas d’apporto pezzo

  4. Luce laser • non monocromatica • non coerente • elevata divergenza • bassa intensità luminosa • monocromatica • coerente • bassa divergenza • elevata intensità luminosa

  5. Brillanza di alcune sorgenti Sorgente Schermo TV Luna LED Cielo chiaro Fiamma di candela Sole all’orizzonte Lampada ad incandescenza Lampada a vapori di mercurio Sole allo zenit Laser focalizzato in continua Laser focalizzato impulsato Brillanza (stilb) 0,08 0,25 0,68 0,80 1,00 600,00 1.000,00 30.000,00 165.000,00 10.000.000.000,00 100.000.000.000.000,00

  6. Effetto laser

  7. Effetto laser

  8. Effetto laser

  9. Distribuzione di Boltzmann E E2 T E1 N2 N1 N

  10. Inversione della popolazione E E2 E1 N1 N2 N

  11. Materiale a 3 livelli energetici E E3 E2 T E1 N3 N2 N1 N

  12. Materiale a 3 livelli energetici E E3 E2 E1 N1 N3 N2 N

  13. Materiale a 3 livelli energetici p rapida laser

  14. Materiale a 4 livelli energetici E E3 E2 T E1 E0 N3 N2 N1 N0 N

  15. Materiale a 4 livelli energetici E E3 E2 E1 E0 N3 N1 N2 N0 N

  16. Materiale a 4 livelli energetici rapida p laser rapida

  17. Direzionalità del fascio

  18. Direzionalità del fascio

  19. Direzionalità del fascio

  20. Direzionalità del fascio

  21. Modi risonanti della cavità m = 12 l1 l2 m = 14 L

  22. Caratteristiche sorgente laser • Regime emissione energia • Materiale attivo • Distribuzione energetica del fascio

  23. Materiale attivo • laser a gas • laser allo stato solido • laser allo stato liquido • laser a semi-conduttori

  24. Laser a gas

  25. Transizioni del laser He-Ne E 3,39 mm 1s 3s 3p 3s 2s 0,6328 mm 1,15 mm 2p Elio Neon

  26. Transizioni del laser a CO2 E N2 eccitato CO2 eccitato 10,6 mm Azoto CO2

  27. Laser allo stato solido

  28. Tabella riassuntiva Laser Lunghezza d’onda Potenza Regime [mm] [W] He-Ne 0,6328 1,15 3,39 0,001 - 0,05 continuo CO2 10,6 fino a 20.000 continuo o impulsato Rubino 0,6943 500 J impulsato Nd-vetro 1,06 5.000 J impulsato Nd-YAG 1,06 fino a 1.000 continuo o impulsato

  29. Spettro

  30. Modi trasversali di un laser

  31. Esempio di sorgente laser CO2 Soitaab SL50

  32. Esempio di sorgente laser CO2 Soitaab SL50 Potenza: 5.000 W Campo di variazione: 1.000 - 5.000 W Stabilità della potenza: ± 2% Lunghezza d’onda: 10,6 mm Modo trasversale: TEM0,0 e TEM1,1 Diametro del fascio in uscita: 44 mm Divergenza del fascio: ± 3 mrad per TEM0,0 Tempo di riscaldamento: 10’

  33. Esempio di sorgente laser CO2 Soitaab SL50 Energia assorbita: 130.000 kVA Tensione di alimentazione: 380 V trifase Portata acqua raffreddamento: 760 litri/min Consumo gas CO2: 8,5 litri/h He: 113 litri/h N2: 51 litri/h Peso complessivo: 6400 kg

  34. Interazione con il materiale testa laser gas protettivo fusione e vaporizzazione

  35. Micro-foratura con fascio laser

  36. Micro-foratura con fascio laser

  37. Percussion drilling

  38. Percussion drilling: rifocalizzazione

  39. Trepanning filmato

  40. Taglio con fascio laser

  41. Micro-taglio con fascio laser

  42. Taglio con fascio laser filmato

  43. Macchina per il taglio laser Soitaab LBS 2.5 Area di lavoro X Y: 3000 x 2000 mm Escursione testa laser Z: 200 mm

  44. Macchina per il taglio laser Soitaab LBS 2.5 Velocità rapido: 45 m/min Velocità di lavoro: fino a 15 m/min Accelerazione massima: 5 m/s2 Precisione di posizionamento: ± 0,1 mm Consumo gas per il taglio O2: 1.500 - 3.000 litri/min Peso: 11.700 kg Programmazione: linguaggio ISO

  45. Saldatura con fascio laser filmato

  46. Saldatura con fascio laser

  47. Saldatura keyhole

  48. Altre applicazioni industriali • Misura • Trattamenti termici • Marcatura • Rapid Prototyping filmato

  49. Vantaggi dell’LBM nei processi produttivi • elevati valori di densità di potenza • assenza contatto utensile-pezzo • assenza usura utensile • fascio facilmente direzionabile • zona termicamente alterata ridotta • ridotte distorsioni termiche

  50. Svantaggi dell’LBM • impianti costosi • danneggiamento termico sui materiali sensibili al calore • superfici craterizzate • elevata precisione di posizionamento dei pezzi • influenza della riflettività

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