Um Guia para Noções Básicas de Corte a Laser

Definição

O corte a laser consiste em usar um feixe de laser de alta densidade para irradiar o material a ser cortado, de modo que o material seja rapidamente aquecido até a temperatura de vaporização e evapore para formar um orifício. Conforme a viga move o material, o orifício forma continuamente uma fenda com uma largura estreita para completar o corte do material.

Princípio

O laser usa excitação de substância para gerar luz. Esta luz tem uma temperatura forte. Ao entrar em contato com o material, ele pode derreter rapidamente na superfície do material para formar um orifício. De acordo com o movimento do ponto de registro, o corte é formado. Comparado com o método de corte tradicional, o método de corte tem uma lacuna menor e pode economizar a maior parte do material. No entanto, a análise é definida de acordo com o efeito de corte. O material que é cortado de acordo com o laser tem um efeito de corte satisfatório e alta precisão. Isso é herdado. Além das vantagens do laser, ele também é incomparável pelos métodos de corte comuns.




O corte a laser consiste em usar um feixe de laser de alta densidade de potência focalizado para irradiar a peça de trabalho, de modo que o material irradiado derreta, vaporize, faça ablação ou alcance o ponto de ignição e, ao mesmo tempo, o material fundido é expelido pelo acelere o fluxo de ar coaxial com o feixe, cortando assim a peça de trabalho aberta. O corte a laser é um dos métodos de corte térmico.

Tipos

O corte a laser pode ser dividido em quatro categorias:corte por vaporização a laser, corte por fusão a laser, corte por oxigênio a laser, traçado a laser e fratura controlada.




1. Corte por vaporização a laser




Usando um feixe de laser de alta densidade de energia para aquecer a peça de trabalho, a temperatura sobe rapidamente, atinge o ponto de ebulição do material em um tempo muito curto e o material começa a vaporizar para formar vapor. A velocidade de ejeção desses vapores é muito grande e, ao mesmo tempo que os vapores são ejetados, ocorre um corte no material. O calor de vaporização dos materiais é geralmente muito grande, portanto, a vaporização e o corte a laser requerem muita potência e densidade de potência.




O corte por vaporização a laser é usado principalmente para o corte de materiais metálicos extremamente finos e materiais não metálicos (como papel, tecido, madeira, plástico e borracha, etc.).




2. Corte de fusão a laser




No corte por fusão a laser, o material metálico é derretido por aquecimento a laser e, em seguida, o gás não oxidante (Ar, He, N, etc.) é pulverizado através do bico coaxial com o feixe, e o metal líquido é descarregado pelo forte pressão do gás para formar um corte. O corte por fusão a laser não precisa vaporizar completamente o metal e a energia necessária é apenas 1/10 do corte por vaporização.




O corte por fusão a laser é usado principalmente para cortar materiais que não são facilmente oxidados ou metais ativos, como aço inoxidável, titânio, alumínio e suas ligas.




3. Corte de oxigênio a laser




O princípio do corte com oxigênio a laser é semelhante ao corte com oxiacetileno. Ele usa um laser como fonte de calor de pré-aquecimento e um gás ativo, como o oxigênio, como gás de corte. Por outro lado, o gás soprado interage com o metal de corte para causar uma reação de oxidação e emitir uma grande quantidade de calor de oxidação; por outro lado, o óxido fundido e o fundido são expelidos da zona de reação para formar um corte no metal. Como a reação de oxidação no processo de corte gera muito calor, a energia necessária para o corte com oxigênio a laser é apenas 1/2 do corte por fusão e a velocidade de corte é muito mais rápida do que o corte por vaporização a laser e corte por fusão. O corte com oxigênio a laser é usado principalmente para materiais metálicos facilmente oxidáveis, como aço carbono, aço titânio e aço tratado termicamente.




4. Gravação a laser e fratura controlada




A gravação a laser usa laser de alta densidade de energia para escanear a superfície do material quebradiço, de modo que o material seja aquecido para evaporar em uma pequena ranhura e, em seguida, aplique uma certa pressão, o material quebradiço rachará ao longo da pequena ranhura. Lasers para gravação a laser geralmente são lasers Q-comutados e lasers de CO2.




O controle da fratura é o uso da distribuição íngreme da temperatura gerada pela ranhura a laser, que gera tensão térmica local no material quebradiço e quebra o material ao longo da pequena ranhura.

Recursos

Comparado com outros métodos de corte térmico, o corte a laser tem as características gerais de alta velocidade de corte e alta qualidade. Resumido especificamente como os seguintes aspectos.




1. Boa qualidade de corte




Devido ao pequeno ponto de laser, alta densidade de energia e alta velocidade de corte, o corte a laser pode obter uma boa qualidade de corte.




uma. A incisão de corte a laser é estreita, ambos os lados da fenda são paralelos e perpendiculares à superfície e a precisão dimensional das peças cortadas pode chegar a ± 0,05 mm.




b. A superfície de corte é lisa e bonita, a rugosidade da superfície é de apenas dezenas de mícrons, e até mesmo o corte a laser pode ser usado como último processo, sem processamento mecânico, e as peças podem ser usadas diretamente.




c. Depois que o material é cortado a laser, a largura da zona afetada pelo calor é muito pequena, o desempenho do material perto da fenda quase não é afetado e a deformação da peça é pequena, a precisão de corte é alta, a geometria da fenda é bom, e a forma da seção transversal da fenda é mais Retângulo regular.




2. Alta eficiência de corte




Devido às características de transmissão do laser, a máquina de corte a laser é geralmente equipada com várias mesas de trabalho CNC e todo o processo de corte pode ser totalmente controlado por CNC. Durante a operação, basta alterar o programa de controle numérico, ele pode ser aplicado ao corte de peças de diferentes formatos, tanto o corte bidimensional quanto o corte tridimensional.




3. Velocidade de corte rápida




Usando um laser com uma potência de 1200 W para cortar uma placa de aço de baixo carbono com 2 mm de espessura, a velocidade de corte pode chegar a 600 cm / min; cortando uma placa de resina de polipropileno com 5 mm de espessura, a velocidade de corte pode chegar a 1200 cm / min. O material não precisa ser preso e fixado durante o corte a laser, o que pode não apenas economizar acessórios de ferramentas, mas também economizar tempo auxiliar para carregamento e descarregamento.




4. Corte sem contato




Durante o corte a laser, a tocha de corte não tem contato com a peça de trabalho e não há desgaste da ferramenta. Para processar peças de diferentes formatos, não há necessidade de alterar a “ferramenta”, apenas alterar os parâmetros de saída do laser. O processo de corte a laser tem baixo ruído, pouca vibração e nenhuma poluição.




5. Existem muitos tipos de materiais de corte




Em comparação com o corte de oxiacetileno e o corte de plasma, existem muitos tipos de materiais de corte a laser, incluindo materiais compostos de metal, não-metal, metal e não-metal, couro, madeira e fibra. Mas para diferentes materiais, devido às suas diferentes propriedades termo-físicas e diferentes taxas de absorção para lasers, eles apresentam adaptabilidade diferente para o corte a laser.

Aplicativos

A maioria dos cortadores a laser são controlados por programas CNC ou transformados em robôs de corte. Como um método de processamento preciso, o corte a laser pode cortar quase todos os materiais, incluindo o corte bidimensional ou o corte tridimensional de placas de metal finas.




No campo da fabricação de automóveis, a tecnologia de corte de curvas espaciais, como janelas superiores de automóveis, tem sido amplamente utilizada. A empresa alemã Volkswagen usa um laser com potência de 500 W para cortar lâminas de formas complexas e várias peças curvas. No campo aeroespacial, a tecnologia de corte a laser é usada principalmente para cortar materiais especiais de aviação, como ligas de titânio, ligas de alumínio, ligas de níquel, ligas de cromo, aço inoxidável, óxido de berílio, materiais compostos, plásticos, cerâmicas e quartzo. As peças aeroespaciais processadas por corte a laser incluem tubo de chama do motor, carcaça de parede fina de liga de titânio, estrutura de aeronave, pele de liga de titânio, treliça de asa, painel de asa de cauda, ​​rotor principal de helicóptero, azulejo de isolamento térmico de ônibus espacial, etc.




A tecnologia de corte a laser também é amplamente utilizada na área de materiais não metálicos. Não só pode cortar materiais com alta dureza e fragilidade, como nitreto de silício, cerâmica, quartzo, etc .; mas também pode cortar e processar materiais flexíveis, como tecido, papel, placas de plástico, borracha, etc., como cortar roupas com laser, pode economizar roupas 10% ～ 12%, melhorar a eficiência em mais de 3 vezes.

Tendências

1. A máquina de corte a laser continuará a revolução de produtos que marcou época.




A fonte de luz laser é o componente principal do cortador a laser e também um indicador importante que determina o tipo e a capacidade de corte de um cortador a laser. Desnecessário dizer que mudanças futuras nos cortadores a laser também ocorrerão nas fontes de luz laser. Como mencionado acima, a substituição da máquina de corte a laser CO2 por máquina de corte a laser de fibra é a revolução tecnológica mais importante nos 40 anos desde que o cortador a laser nasceu, o que trouxe benefícios econômicos que marcaram época para fabricantes e novos e antigos usuários neste campo. Portanto, no futuro, haverá uma nova fonte de luz que seja mais barata do que os lasers de fibra, com melhor desempenho, modo de feixe mais excelente, maior taxa de conversão eletro-óptica ou menor custo geral? A resposta é, claro, sim. Então pergunte, que tipo de laser? Claro, é impossível dar uma resposta precisa agora. A ciência e a tecnologia às vezes vacilam, às vezes milhares de quilômetros por dia.




2. O laser de fibra de alta potência se tornará a principal força no mercado de máquinas de corte a laser.




Hoje em dia, as máquinas de corte de fibra óptica de várias faixas de potência deram início a um grande desenvolvimento. No entanto, onde está a potência do laser convencional das máquinas de corte a laser no futuro? Embora as máquinas de corte a laser em cada faixa de potência tenham seu próprio uso, mas a família de lasers que começou com lasers de fibra de alta potência e desencadeou a revolução global da tecnologia das máquinas de corte a laser, considera maior potência, maior precisão e maior capacidade de corte como Um das direções de desenvolvimento importantes da máquina de corte a laser de fibra. A STYLECNC lançou recentemente uma máquina de corte a laser de fibra de ultra-alta velocidade de 15KW, que alcançou um avanço sem precedentes em velocidade de corte e espessura de corte, o que atraiu a atenção da indústria. Isso contém a tendência de desenvolvimento futuro de máquinas de corte a laser? Vale a pena aguardar os especialistas da indústria, acadêmicos e amigos usuários. Além disso, podemos ter certeza de que, em um futuro próximo, muitos fabricantes de máquinas de corte a laser de fibra nacionais e estrangeiros darão início a uma competição acirrada no mercado. Somente empresas com excelente qualidade de produto, foco contínuo em investimentos em P&D e domínio das principais tecnologias competitivas podem fazê-lo e ser invencíveis.




3. A era da inteligência está chegando.




Quer se trate da Indústria 4.0 na Alemanha ou da manufatura inteligente na China, a quarta revolução industrial está chegando. Como uma máquina de corte a laser CNC de alta precisão, a máquina de corte a laser certamente irá acompanhar o tempo e voar com a tecnologia. O desenvolvimento da automação da máquina de corte a laser melhorou muito a capacidade de produção e o nível de automação da oficina de chapas metálicas.




No futuro, com base nisso, uma era de fabricação inteligente de máquinas de corte a laser está se formando nas áreas de tecnologia de rede, tecnologia de comunicação, tecnologia de software de computador e outros campos. É previsível que, como meio de corte de chapa de metal de precisão, ele usará inevitavelmente seus próprios recursos de comunicação de rede para se comunicar com a linha de desenrolamento de chapa da fábrica, máquina de dobrar, puncionadeira CNC, unidade de junta de soldagem (rebitagem), jato de granalha e linha de revestimento . Outros equipamentos, incorporados em um plano de produção unificado, sistema de gerenciamento de tarefas e avaliação, tornaram-se uma parte importante do sistema de gerenciamento da oficina de chapas metálicas. Como resultado, os fabricantes de máquinas de corte a laser gradualmente se transformarão em empreiteiros de fabricação de chapas metálicas.