Taglio laser, plasma o waterjet: come si sceglie per un pezzo in lamiera?

Laser, plasma o waterjet: quale scegliere?

Sotto i 15 mm, con tolleranze strette e fori piccoli, conviene il laser a fibra. Tra 15 e 50 mm di acciaio al carbonio, se il bordo non è funzionale, il plasma costa meno. Il waterjet serve quando il calore è vietato (temprati, alluminio da lavorare dopo, compositi) o lo spessore supera i 60 mm.

Il problema nasce di solito dopo: si disegna una piastra pensando al laser, poi il preventivo arriva per un taglio diverso, con un bordo che in saldatura o in verniciatura non va bene. Una staffa da 12 mm per una macchina agricola, ad esempio, ha poco senso tagliarla a getto d'acqua se la tolleranza richiesta è ±0,2 mm sui fori: il laser la fa in una frazione del tempo.

Cosa cambia davvero tra i tre processi

I valori sotto sono ordini di grandezza tipici di macchine industriali correnti; i costruttori e i terzisti dichiarano numeri propri, quindi vanno chiesti prima di quotare.

La norma di riferimento per la qualità del taglio termico è la UNI EN ISO 9013, che classifica tolleranza dimensionale, perpendicolarità del bordo e rugosità. Per il getto d'acqua la qualità si descrive in modo analogo nella ISO 9013 solo per alcuni aspetti: spesso il terzista usa classi proprie (Q1-Q5), da concordare.

• Laser a fibra: spessori tipici fino a 20-25 mm su acciaio, larghezza di taglio 0,1-0,4 mm, tolleranza dimensionale attorno a ±0,1-0,2 mm sulle lamiere sottili, zona termica ridotta.
• Plasma: acciaio e inox da 3 a 50 mm e oltre, larghezza di taglio 1,5-3 mm, tolleranza più larga (nell'ordine di ±0,5 mm), bordo leggermente inclinato e zona termica più estesa.
• Waterjet: qualsiasi materiale fino a 100 mm e più, nessuna zona termica, larghezza di taglio circa 1 mm, tolleranza ±0,1-0,2 mm ma velocità di taglio molto più bassa, quindi costo orario per pezzo più alto.
• Fori piccoli: nel laser il foro minimo è circa pari allo spessore (meglio 1,0-1,5 volte); nel plasma conviene almeno 1,5-2 volte lo spessore.

Il bordo tagliato: ossido, durezza e conicità

Il laser con ossigeno su acciaio al carbonio lascia uno strato di ossido sul bordo. Se poi il pezzo va saldato con cordoni strutturali o verniciato a polvere, l'ossido va asportato oppure si taglia in azoto (bordo pulito, ma costo del gas più alto e velocità inferiore sugli spessori medi).

Il plasma indurisce leggermente il bordo e lo lascia con una piccola inclinazione, in genere 1-3° per lato. Per un foro di accoppiamento serve una lavorazione successiva: meglio lasciare 0,5-1 mm di sovrametallo e finire al centro di lavoro.

Il waterjet produce un bordo satinato, privo di calore, ma sugli spessori alti il getto si allarga all'uscita: la conicità (taper) è reale e le teste dinamiche la compensano solo in parte. Sopra i 40 mm conviene chiedere al terzista la conicità attesa e quotare di conseguenza.

Se... allora: criteri per la scelta

Questi criteri valgono per acciaio, inox e alluminio. Per leghe particolari (titanio, acciai ad alta resistenza temprati) conviene verificare con il fornitore.

• Se il pezzo ha fori con tolleranza H7 o filetti, allora il taglio è solo una sgrossatura: lascia sovrametallo e finisci a macchina utensile.
• Se lo spessore è sotto i 10 mm e la serie supera le 20 unità, allora laser, quasi sempre.
• Se serve un bordo non alterato termicamente (ad esempio su alluminio da anodizzare o su acciaio da temprare dopo), allora waterjet.
• Se la piastra è da 30 mm in S355 (UNI EN 10025-2) e il bordo andrà smussato per la saldatura, allora plasma: la smussatura serve comunque.
• Se hai un nesting fitto con molti pezzi piccoli, allora la larghezza di taglio conta: il plasma spreca più materiale a parità di lamiera.

Cosa metti nel disegno per non pagare di più

Indica nel disegno la norma e la classe del taglio solo dove serve, non su tutto il pezzo. Specificare ISO 9013 classe 2 su ogni bordo di una carpenteria spinge il preventivo verso laser o waterjet anche quando il plasma andava benissimo. Nelle note, distingui i bordi funzionali da quelli liberi.

Ricorda che la tolleranza generale ISO 2768-mK, che molti uffici mettono nel cartiglio, non descrive la qualità di un bordo tagliato termicamente: il terzista la interpreta in modo diverso. Ne parliamo nella nota su ISO 2768-mK, e sul perché alcune scelte di disegno raddoppiano il preventivo in quella sul preventivo dell'officina.

In un caso come questo CPPrototype partirebbe dal disegno del pezzo e dalla serie prevista, indicherebbe quali bordi sono davvero funzionali e riscriverebbe quotatura e note per il processo scelto.

Domande frequenti