Laser possono essere utilizzati per tagliare il legno, e questo è stato ampiamente convalidato in termini di fattibilità del processo e applicazioni pratiche. Il taglio laser del legno si basa essenzialmente sull'interazione termica tra un raggio laser ad alta densità energetica e il materiale legnoso, causando decomposizione termica, carbonizzazione e vaporizzazione, ottenendo così la separazione e il taglio del materiale.
1. Principio base del taglio laser del legno
Dopo essere stato focalizzato, il raggio laser forma un punto ad alta densità energetica sulla superficie del legno. Cellulosa, emicellulosa e lignina nel legno si decompongono rapidamente e subiscono reazioni di vaporizzazione ad alta temperatura. Durante il processo di taglio, viene solitamente applicato gas ausiliario per rimuovere i residui carbonizzati e stabilizzare il taglio. Il taglio laser è un metodo di lavorazione senza contatto e non prevede l'usura degli utensili meccanici.
2. Tipi di laser adatti al taglio del legno
Laser CO₂
I laser CO₂ hanno una lunghezza d'onda di 10,6 μm. Il legno mostra un alto tasso di assorbimento a questa lunghezza d'onda, rendendo i laser CO₂ il tipo di laser più utilizzato per il taglio del legno. Sono adatti per legno massello, compensato, MDF e materiali compositi a base di legno. L'efficienza di taglio è elevata e la formazione dei bordi è stabile.
Laser a fibra
I laser a fibra hanno una lunghezza d'onda di circa 1,06 μm. Il legno ha un tasso di assorbimento relativamente basso a questa lunghezza d'onda, quindi i laser a fibra non sono generalmente la prima scelta per il taglio del legno. Vengono utilizzati principalmente per fogli di legno sottili o applicazioni di marcatura a bassa potenza o in condizioni di processo speciali. La qualità e la stabilità del taglio sono inferiori a quelle dei laser CO₂.
3. Caratteristiche del processo di taglio laser del legno
Intaglio stretto e alta precisione di lavorazione, adatto per contorni complessi e motivi fini.
Un certo grado di carbonizzazione si verifica sul bordo di taglio; l'annerimento del colore è un risultato normale della lavorazione termica.
La zona termicamente alterata è relativamente concentrata, senza significative deformazioni da stress meccanici.
La velocità di taglio è fortemente influenzata dallo spessore, dalla densità, dal contenuto di umidità e dalla potenza del laser del legno.
4. Principali fattori che influenzano le prestazioni di taglio
Tipo di legno: le differenze di densità e struttura delle fibre richiedono l'abbinamento di singoli parametri.
Contenuto di umidità: un alto contenuto di umidità riduce l'efficienza di taglio e aumenta il rischio di carbonizzazione e carbonizzazione.
Potenza del laser e posizione focale: una potenza insufficiente può causare un taglio incompleto, mentre una messa a fuoco impropria influisce sulla qualità del taglio.
Pressione del gas ausiliario: una pressione insufficiente può causare l'accumulo di residui e interrompere la continuità del taglio.
5. Scenari applicativi
Il taglio laser del legno è ampiamente utilizzato nella produzione artigianale, nei componenti decorativi per mobili, nella realizzazione di modelli, negli elementi decorativi architettonici e nell'industria della segnaletica pubblicitaria. I suoi vantaggi includono un'elevata flessibilità di lavorazione e un'eccellente riproduzione dei motivi, rendendolo adatto per la produzione in piccoli lotti e personalizzata.
6. Limitazioni
Il taglio laser non è adatto per legno massello con spessore eccessivo, poiché l'efficienza di taglio diminuisce significativamente con l'aumentare dello spessore. Inoltre, alcuni compensati o pannelli multistrato contengono componenti adesivi complessi, che possono generare una grande quantità di fumo durante il taglio, con conseguenti requisiti più elevati per i sistemi di scarico ed estrazione dei fumi.
I laser possono essere utilizzati per tagliare il legno e hanno una solida base di processo nelle applicazioni di lavorazione di precisione. La selezione del tipo di laser appropriato e l'abbinamento di parametri di processo adatti sono fondamentali per ottenere una qualità di taglio stabile.