Monitoraggio termico nei processi di taglio e incisione laser

Rilevamento delle zone termicamente alterate per preservare l'integrità dei materiali lavorati

Il taglio e l’incisione laser generano calore intenso che può causare zone termicamente alterate (ZTA), deformazioni e perdita di precisione nei materiali lavorati, specialmente nei metalli. Questi effetti indesiderati compromettono la qualità e la ripetibilità del processo. Per contrastare tali problemi, si adotta la termografia a infrarossi in tempo reale, che consente di monitorare la distribuzione della temperatura durante il taglio e di intervenire rapidamente in caso di anomalie termiche.

La misurazione senza contatto della temperatura tramite termocamere IR, come le PI 1M, PI 08M e PI 640i, offre dati completi sulla distribuzione termica, a differenza dei tradizionali pirometri a punto singolo. Questo consente un controllo preciso anche su materiali riflettenti e ad alta conduttività termica. Le termocamere resistono alla potenza dei laser grazie a filtri specifici, come notch o passa-lungo, che proteggono da riflessioni dannose.

Le immagini termiche rilevano iniziali segni di distorsione, permettendo correzioni tempestive e ottimizzazione dei parametri laser, quali potenza, velocità e messa a fuoco. L’integrazione nei sistemi di controllo, anche via SDK Linux, favorisce sincronizzazione e automazione. L’utilizzo di tecnologie IR consente quindi tagli più precisi, meno scarti, e maggiore produttività, preservando l’integrità del materiale lavorato.

 

A lunga lunghezza d'onda l'emissività dell'acciaio caldo è bassa, instabile e dipendente dalla finitura superficiale: la misura diventa incerta proprio dove il controllo termico è più critico. A 0,85-1,1 µm l'emissività dei metalli sale significativamente e si stabilizza, riducendo l'impatto delle variazioni superficiali sulla ripetibilità della misura. La PI 1M porta questa fisica nella Precision Line: 764×480 pixel, fino a 1 kHz di frame rate e range da 450°C a 1800°C in un'unica scala continua, senza commutazioni di sottogamma.

Nei processi laser su metalli la misura termica è ostacolata dall'emissione della sorgente stessa: i laser CO₂ a 10,6 µm, Nd:YAG a 1064 nm e fibra a 1070 nm emettono a lunghezze d'onda che saturano i sensori a lunga lunghezza d'onda, rendendo impossibile distinguere il calore del processo dall'emissione del laser. La PI 08M opera in una banda stretta a 780-820 nm: i laser industriali più comuni emettono fuori da questa finestra spettrale e non interferiscono, mentre i metalli ad alta temperatura mostrano emissività elevata e stabile proprio in questa banda.

Quando il monitoraggio continuo richiede il massimo dettaglio spaziale - aree di grandi dimensioni, impianti con molti asset critici da sorvegliare contemporaneamente, o situazioni in cui ogni pixel conta per distinguere un guasto da un falso positivo - la risoluzione VGA diventa un requisito, non un optional. Il PI 640i CM integra una termocamera da 640×480 pixel in un housing outdoor IP66, pronto all'installazione senza personalizzazioni aggiuntive.

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