Applicazione della macchina per il taglio laser dei metalli nel taglio dell'alluminio
Il vantaggio del taglio laser è che può trasformare rapidamente e con precisione il foglio di alluminio in diverse forme. Questo vantaggio tecnologico rende le apparecchiature di taglio laser attraenti per molte compagnie aeree non appena vengono commercializzate. Negli anni '70, i principali produttori valutarono la tecnologia del taglio laser e scoprirono che il danno alle caratteristiche di fatica delle parti causato dalle microfessure prodotte dalla lavorazione laser non era consentito. Il potenziale aumento di peso danneggia gli interessi dell’industria manifatturiera, rendendo la tecnologia di taglio laser accantonata dai principali produttori di cellule.
La produzione di parti di spinner e trasmissioni è realizzata con grandi billette metalliche. La fusoliera contiene anche alcune parti realizzate con materiali forgiati, ma la maggior parte delle parti della fusoliera sono realizzate con piastre di alluminio. Tradizionalmente, per la lavorazione vengono utilizzate le leghe di alluminio a base di zinco della serie 7000, poiché la lega ha una buona resistenza statica e resistenza alla fatica. Sebbene i materiali in alluminio della serie 7000 siano molto adatti per applicazioni aerospaziali, non sono resistenti alle alte temperature. Il riscaldamento rapido, come le operazioni di saldatura e taglio laser, può causare microfessurazioni. Le microfessurazioni portano ad una diminuzione della resistenza alla fatica. La saldatura e il taglio laser sono due processi che producono microfessure indotte termicamente.
Il controllo della qualità e della lavorazione sono cruciali. Qualsiasi processo che porti fattori incerti nella lavorazione deve essere controllato o eliminato direttamente. In passato, il taglio laser ha comportato enormi sfide per il controllo della qualità e la coerenza tra i diversi lotti di produzione.
Nell’attuale sistema di taglio laser, i limiti di questo taglio laser nelle applicazioni aeronautiche sono stati migliorati. Queste limitazioni includono le prestazioni a fatica e la ridotta coerenza del processo di produzione. Ora, il sistema laser ha notevolmente ridotto le dimensioni della zona termicamente alterata (HAZ) e delle microfessure corrispondenti. Nel processo di taglio laser, i tecnici possono già controllare i parametri di taglio e utilizzare il software di calcolo per eseguire ripetizioni precise. Questi progressi tecnologici spingono le persone a riconsiderare se il taglio laser sia adatto alla produzione di strutture di fusoliera. La struttura della fusoliera è realizzata principalmente in materiale di alluminio della serie 7000.
La frattura per fatica di solito si verifica in luoghi in cui lo stress è concentrato, come i bordi delle parti, cambiamenti nella geometria o giunti. Esistono molti modi diversi per unire le parti della fusoliera in lamiera e la maggior parte delle crepe da fatica si verificano in corrispondenza delle giunzioni. Se il laser non viene utilizzato per tagliare i piccoli fori nel giunto, viene utilizzato principalmente per il taglio dei bordi della parte. Per altri effetti, la posizione di connessione più vulnerabile può essere utilizzata per illustrare che, rispetto alla connessione, le microfessure causate dal taglio laser non sono la sede principale del danno. In questo modo, possiamo concludere che se è probabile che una parte si rompa in corrispondenza della giunzione, la tecnologia di taglio laser non danneggerà ulteriormente le caratteristiche di fatica della parte.
Il processo di taglio laser può elaborare parti uniformi più velocemente ed è più efficiente rispetto alla lavorazione tradizionale. Si prevede che la tecnologia laser ridurrà i tempi di lavorazione e i costi di produzione. Per molto tempo, nella lavorazione delle lastre di alluminio della serie 7000, non sono stati messi in gioco i vantaggi del laser dovuti alla riduzione delle prestazioni a fatica. Recentemente, le innovazioni nei sistemi laser hanno permesso di rivalutare i vantaggi del taglio laser dell’alluminio per l’aviazione. I test preliminari hanno dimostrato il potenziale della tecnologia laser nella lavorazione della cellula. I futuri sistemi di cellula e i progetti esistenti non dovrebbero escludere la possibile applicazione dei laser in questo sistema di cellula sulla base dell’esperienza passata. Dovremmo mantenere un atteggiamento aperto per analizzare varie situazioni per determinare se la tecnologia laser può apportare vantaggi al prodotto
