TAGLIO E SALDATURA LASER

Presentazione sul tema: "TAGLIO E SALDATURA LASER"— Transcript della presentazione:

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 ,00 ,00 ,00

6 Effetto laser

7 Effetto laser

8 Effetto laser

9 Distribuzione di Boltzmann

10 Inversione della popolazione

11 Materiale a 3 livelli energetici

12 Materiale a 3 livelli energetici

13 Materiale a 3 livelli energetici
p rapida laser

14 Materiale a 4 livelli energetici

15 Materiale a 4 livelli energetici

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

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
3,39 mm 3s 3p 3s 2s 0,6328 mm 1,15 mm 2p Elio Neon

26 Transizioni del laser a CO2
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, ,05 continuo CO , fino a continuo o impulsato Rubino 0, J impulsato Nd-vetro 1, J impulsato Nd-YAG 1, fino a 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: W Campo di variazione: 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: 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: 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: 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: litri/min Peso: 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

51 Sistemi produttivi con sorgenti laser
Problematiche: Utilizzo unica sorgente per più robot Trasporto fascio fino al polso

52 Impiego sorgente laser: time sharing (1)
Robot 1 Robot 2

53 Impiego sorgente laser: time sharing (1)
Robot 1 Robot 2

54 Impiego sorgente laser: time sharing (1)
Robot 1 Robot 2

55 Impiego sorgente laser: time sharing (1)
Robot 1 Robot 2

56 Impiego sorgente laser: time sharing (2)
Robot 1 Robot 2

57 Impiego sorgente laser: time sharing (2)
Robot 1 Robot 2

58 Impiego sorgente laser: energy sharing (1)
100 % 30 % 70 % Robot 1 Robot 2

59 Impiego sorgente laser: energy sharing (2)
100 % 30 % 70 % Robot 1 Robot 2

60 Trasmissione fascio: robot a portale

61 Trasmissione fascio: robot articolato (1)

62 Trasmissione fascio: robot articolato (2)
tubo con specchi testa laser sorgente laser

63 Trasmissione fascio: robot articolato (3)

64 Sensori