GENERATORI DI AZOTO PER TAGLIO LASER
Lo scopo di questo articolo è di fornire una panoramica completa sui generatori di Azoto per il taglio laser dei metalli. Per raggiungere il nostro obiettivo, dovremmo discutere brevemente dell’applicazione e dei benefici della generazione di Azoto on-site.
TAGLIO LASER DEI METALLI
“LASER” è l’acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Un laser è un dispositivo che genera un intenso fascio di radiazioni monocromatiche coerenti nella regione infrarossa, visibile o ultravioletta dello spettro elettromagnetico, mediante emissione stimolata di fotoni da una sorgente eccitata. La tecnologia laser influisce praticamente su ogni aspetto della vita quotidiana, compresa la produzione e la fabbricazione dei metalli.
Il taglio di metalli e altri materiali, dalla pellicola di plastica alle ceramiche refrattarie, è un’applicazione consolidata dei laser in continua crescita, poiché i suoi vantaggi in termini di qualità sono ampiamente noti. Nella pratica industriale, il taglio laser ad anidride carbonica è il cavallo di battaglia dell’industria metallurgica. Questo tipo di laser taglia creando una fessura quasi invisibile nel metallo a una distanza di un millimetro o due dalla fine del suo ugello. Dal punto di vista operativo, il primo compito è quello di iniziare il taglio partendo dal bordo del metallo, praticando quello che si definisce “KEYHOLING”, cioè il foro iniziale di ingresso. Tale foro è spesso irregolare, quindi gli operatori lo eseguono solitamente su una parte del pezzo da lavorare che verrà scartato. Una volta avviato, il laser può tagliare spessori anche molto importanti (fino a 15 mm) ed acciai molto tenaci, producendo uno scarto di materiale molto ridotto, spesso inferiore a 0,5 mm. La finitura del bordo tagliato è la chiave per l’economia del taglio laser, poiché spesso non è più necessario eseguire ulteriori operazioni per molare il bordo, evitando costi di finitura considerevoli.
TECNOLOGIE LASER
Esiste una certa varietà di macchine laser disponibili, ciascuna con una diversa tecnologia per produrre il raggio laser:
- LASER A CO2, in grado di emettere raggi continui di pochi kilowatt nella banda a infrarossi, sono i laser più comuni utilizzati nella lavorazione dei metalli
- LASER A FIBRA OTTICA, in cui il mezzo di generazione del fascio laser è una fibra ottica drogata con elementi rari come erbio, itterbio, neodimio, ecc.
- LASER A LASTRE, che utilizzano l’alta frequenza tra due elettrodi raffreddati ad acqua (lastre) per stimolare il gas laser
- LASER AL NEODIMIO-YAG (granato di alluminio ittrio), che emette brevi impulsi estremamente intensi di una radiazione, utilizzato solo per la realizzazione di piccoli fori in materiale sottile.
AZOTO COME GAS DI ASSISTENZA
L’uso di tutti i laser per il taglio si basa in generale su un “GAS DI ASSISTENZA”, tipicamente Ossigeno, che reagisce con il metallo fuso dal laser e lascia un taglio netto. Analogamente, per materiali che non possono o non devono essere bruciati, può essere impiegato un getto ad alta pressione di Azoto. L’ossidazione di alcuni materiali può essere un problema indesiderabile causato dall’applicazione di calore in presenza di Ossigeno, poiché produce scolorimento e provoca la formazione di uno strato di carbonio sul bordo tagliato. Ciò può influire sull’aspetto del prodotto finito o causare una mancanza di adesione per qualsiasi rivestimento o vernice sulla superficie ossidata. A causa delle sue proprietà inerti, l’AZOTO gassoso previene l’ossidazione consentendo al laser di funzionare in un ambiente privo di ossigeno. Per questo motivo, un gruppo di ugelli coassiali solitamente fornisce in maniera diretta il “gas di assistenza” al punto di taglio. Ciò garantisce il posizionamento preciso della pressione del gas al di sopra del pool di metallo fuso formato dal laser, eliminando il taglio e soffiando via il materiale fuso. Ciò produce un bordo pulito senza che nessun materiale residuo si attacchi alla parte inferiore del materiale (a volte indicato come “barba”).
AZOTO COME GAS GUIDA
Inoltre, l’Azoto è anche il mezzo ideale da utilizzare per la “PULIZIA DELLA GUIDA” del fascio laser, poiché è asciutto, pulito e privo di olio, con un contenuto di altri contaminanti molto basso. In effetti, molte macchine laser producono il raggio in una data sezione e devono indirizzarlo al punto di utilizzo. Il raggio laser è generalmente contenuto all’interno di tubi telescopici cavi e soffietti flessibili, e vari obiettivi e specchi lo focalizzano e riflettono fino all’area di taglio. Per evitare che il raggio si deformi e per mantenere la sua potenza ed intensità, il percorso del fascio deve essere libero da particelle di sporco e da qualsiasi altro contaminante che potrebbe far sì che questo diverga o perda energia. Anche le lenti e gli specchi raffreddati ad acqua devono essere privi di imputirà, idrocarburi condensati e vapore acqueo che altrimenti potrebbero causare bruciature e marcature di questi costosi componenti.
NITROGAS® LC – GENERATORI DI AZOTO PER TAGLIO LASER
Ottenere una fornitura adeguata di Azoto per il taglio laser dei metalli può essere problematico e costoso. I metodi di fornitura tradizionali sono bombole ad alta pressione, pacchi bombole e serbatoi di stoccaggio criogenico, che comportano spese di noleggio, ricarica e consegna, esternalità ambientali, necessità di gestione degli ordini col gasista, oltre a diverse altre problematiche come il monitoraggio delle forniture, la gestione dei pagamenti, la gestione e la manutenzione dello stoccaggio ecc. Se, inoltre, il prezzo del gas e le tariffe del fornitore aumentano continuamente mentre l’impatto ambientale delle consegne in cisterna acquista importanza, il costo dell’offerta tradizionale diventa estremamente alto e difficile da far quadrare.
Sulla base di specifiche tecniche di utilizzo dell’Azoto indicate dai produttori di macchine da taglio laser, Gasgen ha quindi progettato e concepito la serie NITROGAS® LC, una gamma completa di generatori di Azoto PSA per il taglio laser dei metalli.
CONFORMITÀ AI REQUISITI TECNICI DEI MIGLIORI FABBRICANTI MONDIALI DI MACCHINE DI TAGLIO LASER
La generazione on-site è una soluzione semplice e intelligente per risparmiare denaro, migliorare l’efficienza e assumere il pieno controllo del processo di fornitura di Azoto, generando la quantità esatta di Azoto alla purezza richiesta per il taglio. Grazie alla tecnologia Pressure Swing Adsorption (PSA), i generatori di Azoto NITROGAS® LC per il taglio laser producono Azoto da aria compressa industriale classe 1.4.1, standard ISO 8573.1-2010. L’aria secca e pulita proveniente da un compressore industriale standard e un sistema di trattamento dell’aria viene essenzialmente “setacciata” per rimuovere l’Ossigeno e altri gas in traccia, mentre l’Azoto viene lasciato passare attraverso gli adsorcitori. Usando setacci molecolari appositamente selezionati (CMS), i generatori di Azoto NITROGAS® LC per il taglio laser consentono di ottenere Azoto estremamente puro (fino al 99,999%) con consumo assai ridotto d’aria compressa.
BENEFICI DELLA GENERAZIONE ON-SITE
La separazione non criogenica dell’aria è un processo ben noto, ma le caratteristiche di progettazione e controllo applicate sui generatori di Azoto NITROGAS® LC aiutano a massimizzare la produzione di gas e ridurre il consumo di aria compressa, raggiungendo i più alti livelli di efficienza. Di conseguenza, la scelta di un generatore di Azoto on-site piuttosto che affidarsi a una fornitura tradizionale esterna può portare a una riduzione dei costi fino al 90%: il periodo di ammortamento dell’investimento è in genere compreso tra 6 e 24 mesi.
COSTI TRASPARENTI, SERVE SOLO ARIA COMPRESSA
I generatori di Azoto NITROGAS® eliminano la necessità di trasporto e stoccaggio del gas, aiutando a minimizzare l’impatto ambientale dell’utilizzo di Azoto per i processi industriali. Inoltre, i generatori on-site contribuiscono a rendere più sicuri gli ambienti di lavoro, dal momento che eliminano i rischi relativi alla sicurezza delle forniture tradizionali quali stoccaggio, movimentazione e sostituzione di bombole e pacchi ad alta pressione.
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