Taglio della lamiera: Il processo corretto per il taglio della lamiera

Affinché un pezzo di metallo diventi un prodotto, il metallo dovrà essere tagliato. Così come sono diverse le forme del metallo, lo sono anche i processi di taglio. In questo articolo vi forniamo una panoramica di ciò che è rilevante per la lavorazione industriale della lamiera.

Che si tratti di materiali sottili o spessi, personalizzati o prodotti in serie, i requisiti per il taglio del metallo possono variare notevolmente. Da questo dipendono anche diversi processi a valle. Nell'industria della lavorazione e della fabbricazione dei metalli, l'efficienza è molto importante. Per questo motivo, gli utensili da taglio manuali come le cesoie a stagno non hanno praticamente alcun ruolo.

Se i processi di taglio vengono classificati in base allo spessore delle lamiere, il taglio a fiamma autogena è il primo. Questi processi sono utilizzati per acciai non legati e basso legati con spessori medio-grandi. È molto diffuso anche per la sua economicità per spessori di lamiera a partire da 50 mm. Per spessori di lamiera superiori a 250 mm, attualmente non esiste un metodo di taglio alternativo.

Nel taglio a fiamma ossidrica, una fiamma riscalda il materiale in superficie fino a raggiungere la temperatura di accensione (tra 1150 e 1250 °C per l'acciaio dolce). Il metallo brucia grazie all'apporto di ossigeno. Il calore della combustione riscalda a sua volta il materiale sottostante fino alla temperatura di accensione. Ciò consente al processo di continuare automaticamente (autogeno) in profondità. L'ossido di ferro incombusto diventa liquido e viene soffiato fuori dal giunto con l'ossigeno di taglio. Può depositarsi come scoria sul lato inferiore del materiale.

Poiché il taglio a fiamma autogena funziona male o non funziona affatto con materiali come acciai ad alta lega, alluminio o rame, è stato sviluppato il taglio per fusione al plasma (o taglio al plasma in breve). Il processo crea un temporale nella lamiera: in natura, un temporale produce ozono (O3) come gas di plasma quando un arco elettrico si scarica. Questo gas può essere percepito come "aria pulita" dopo un temporale.

Il plasma è un gas elettricamente conduttivo. Il taglio al plasma utilizza il calore contenuto nel plasma per liquefare il materiale in un punto specifico. L'elevata energia cinetica del flusso volumetrico del gas plasma fa fuoriuscire il materiale liquefatto.

Il taglio nel metallo viene effettuato soffiando il kerf e la velocità di avanzamento della testa di taglio. Gli spessori tipici del materiale per il taglio al plasma sono compresi tra 0,5 e 160 mm. Grazie alle sue elevate velocità di taglio, il processo si è ormai affermato anche in aree di applicazione precedentemente riservate al taglio a fiamma.

Se si desidera utilizzare lamiere più sottili per il taglio, lo stampaggio è un processo importante. Si usa per produrre pezzi piatti o per introdurre forme e contorni in una lamiera. I pezzi stampati vengono prodotti industrialmente in una macchina di stampaggio con l'aiuto di utensili di stampaggio. Quest'ultimo è composto da due parti, la pressa e lo stampo, che ha un'apertura che corrisponde alla pressa. Durante il processo di stampaggio, la pressa si muove linearmente e si immerge nello stampo. I bordi del punzone e dello stampo si muovono parallelamente, separando il foglio.

Nella formatura della lamiera, il risultato del processo di stampaggio non è un taglio continuo, anche se a volte sembra esserlo. Piuttosto, le forze con cui lo stampo preme sul materiale tagliano nella zona superiore. Nella zona inferiore, il materiale si rompe quando il punzone esce dal materiale.

Tra il bordo di taglio del punzone e il bordo di rottura dell'inserto deve esserci uno spazio di taglio. La sua dimensione dipende dalla resistenza e dallo spessore del materiale. Di solito, lo spazio di taglio raggiunge il 2-5% dello spessore del materiale. La dimensione della fessura di taglio influisce su vari fattori, tra cui l'altezza della bava sul pezzo tagliato.

Un caso particolare di punzonatura è la cosiddetta sgranatura. In questo processo, un utensile di punzonatura aperto su un lato viene utilizzato per allineare molti fori sul bordo di una lamiera. A differenza della tranciatura e della cesoiatura tradizionali, questo processo consente di ottenere una linea di separazione e una sagomatura libera o un processo di taglio indipendente dall'utensile. L'utensile può muoversi in tutte le direzioni e quindi creare forme complesse.

Un vantaggio dello stampaggio è che può essere utilizzato per produrre in modo efficiente molti pezzi simili. Tuttavia, i costi degli utensili hanno un effetto negativo sulle serie più piccole o sui singoli pezzi. Per questo motivo, il taglio laser si è affermato nella lavorazione della lamiera. I raggi laser utilizzati sono costituiti da onde elettromagnetiche. Il raggio laser può riscaldare e ablare quasi tutti i materiali, il che in fisica si chiama ablazione.

A rigore, nel processo di taglio laser si verificano due processi simultanei: In primo luogo, il materiale sul fronte di taglio assorbe il raggio laser e si riscalda. In secondo luogo, il gas di soffiaggio spinge il materiale ablato fuori dal taglio, proteggendo così anche le ottiche di messa a fuoco da vapori e spruzzi. A seconda che il materiale venga rimosso dal taglio come liquido, prodotto di ossidazione o vapore, si distingue tra taglio a fusione con raggio laser, taglio a fiamma con raggio laser e taglio a sublimazione con raggio laser. Ciò ha conseguenze anche sulla formazione di bave. Nel taglio laser a fiamma, i bordi tagliati presentano anche uno strato di ossido dopo il processo, che deve essere rimosso.

Il taglio laser funziona fino a uno spessore del materiale di circa 40 mm, con l'acciaio inossidabile fino a circa 50 mm e con l'alluminio fino a 25 mm. Quest'ultimo materiale, tuttavia, è difficile da tagliare perché riflette gran parte della radiazione laser e perché la sua elevata conducibilità termica dissipa molta energia dalla fessura di taglio. Lo stesso vale per il rame.

Il taglio a getto d'acqua è più di nicchia nella lavorazione della lamiera. Qui si utilizza un getto d'acqua con una pressione di 4000 bar e una velocità di 900 m/s per tagliare il metallo.

La rimozione del materiale in questo processo si basa sull'alta pressione che il getto provoca sulla superficie del materiale. Il getto d'acqua rimuove solo le particelle microscopiche vicino alla superficie. L'acqua che fuoriesce provoca inoltre forze di taglio, che contribuiscono anch'esse alla rimozione del materiale.

Il vantaggio del taglio a getto d'acqua è che si basa solo sulla pressione e non sull'energia termica. Il calore di processi come l'ossitaglio, il plasma o il taglio laser può infatti deformare i pezzi.

Un altro processo di taglio dei metalli poco diffuso nella fabbricazione di lamiere è la fresatura. L'utensile di fresatura rimuove il materiale ruotando attorno al proprio asse ad alta velocità. Nel processo, o l'utensile percorre il contorno desiderato o il pezzo viene spostato. Durante il processo, l'utensile di fresatura rimuove i trucioli dal pezzo grezzo per produrre la forma.

Per quanto sia comune nella produzione industriale, la fresatura tende a essere un'eccezione nella lavorazione della lamiera per la produzione del contorno. Si trova solo nella costruzione di aerei e nella tecnologia medica, e talvolta nella produzione di pannelli frontali in alluminio.

Come in tutti i processi di lavorazione, anche durante la fresatura si formano delle bave che devono essere rimosse.