Três tipos principais de lasers para corte

O corte a laser existe desde os anos 60, mas agora é tão relevante quanto nunca devido ao seu crescente uso em processos industriais. Este processo sem contato usa um feixe de luz constante para criar calor e pressão que, em seguida, remodela/distorce vários materiais com precisão à medida que o cabeçote de corte se move sobre a superfície do material. A tecnologia laser atende a uma infinidade de funções, incluindo corte, perfuração e gravação, dependendo da força do laser, do principal material do componente usado para produzir o feixe de laser e do material sobre o qual está atuando. O corte a laser é um dos processos mais importantes para fazer peças de chapa metálica.

Cada laser oferece um comprimento de onda contínuo e pode servir a uma série de propósitos. Existem 3 tipos de lasers:CO2 (lasers de gás), lasers de fibra e Nd:YAG ou Nd:YVO (lasers de cristal de vanadato). Cada um usa um material de base diferente para estimular o laser eletricamente com uma mistura de gás ou passando por diodos físicos.

Tipos de Lasers para Corte

Lasers de CO2

Um laser de CO2 conduz eletricidade através de um tubo cheio de mistura de gás, produzindo feixes de luz. Os tubos contêm espelhos em cada extremidade. Um dos espelhos é totalmente refletivo e o outro é parcial, deixando passar parte da luz. A mistura gasosa é geralmente dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio e hélio. Os lasers de CO2 produzem luz invisível, na faixa do infravermelho distante do espectro de luz.

Os lasers de CO2 de maior potência chegam a vários Kilowatts para máquinas industriais, mas estes são de longe a exceção. Lasers de CO2 de usinagem típicos são de 25 a 100 Watts de potência com um comprimento de onda de 10,6 micrômetros.

Este tipo de laser é mais comum para trabalhar com madeira ou papel (e seus derivados), Polimetilmetacrilato e outros plásticos acrílicos. Também é útil para trabalhar com couro, tecido, papel de parede e produtos similares. Também tem sido aplicado ao processamento de alimentos como queijo, castanhas e várias plantas.

Os lasers de CO2 geralmente são melhores para materiais não metálicos, embora existam certos metais que eles podem processar. Geralmente pode cortar chapas finas de alumínio e outros metais não ferrosos. Pode-se aumentar a potência do feixe de CO2 aumentando o teor de oxigênio, mas isso pode ser arriscado em mãos inexperientes ou com uma máquina inadequada para tais aprimoramentos.

Lasers de fibra

Essa classe de máquinas faz parte do grupo de laser de estado sólido e utiliza o laser de semente. Eles amplificam o feixe usando fibras de vidro especialmente projetadas que derivam energia de diodos de bomba. Seu comprimento de onda geral é de 1,064 micrômetros, produzindo um diâmetro focal extremamente pequeno. Eles também são normalmente os mais caros dos vários dispositivos de corte a laser.

Os lasers de fibra geralmente dispensam manutenção e apresentam uma longa vida útil de pelo menos 25.000 horas de laser. Assim, os lasers de fibra têm um ciclo de vida muito mais longo do que os outros dois tipos e podem produzir feixes fortes e estáveis. Eles podem gerenciar intensidades 100 vezes maiores do que os lasers de CO2 com a mesma quantidade de potência média. Os lasers de fibra podem ser em feixe contínuo, quase ou oferecer configurações pulsadas, dando-lhes diferentes funcionalidades. Um subtipo de sistema de laser de fibra é o MOPA, onde as durações dos pulsos são ajustáveis. Isso torna o laser MOPA um dos lasers mais flexíveis, que podem ser usados ​​para múltiplas aplicações.

Os lasers de fibra são ideais para marcação de metal por meio de recozimento, gravação de metal e marcação de termoplásticos. Funciona com metais, ligas e não metais, incluindo vidro, madeira e plástico. Os lasers de fibra, dependendo da potência, podem ser bastante versáteis e lidar com uma tonelada de materiais diferentes. Ao trabalhar com materiais finos, os lasers de fibra são a solução ideal. No entanto, este não é o caso para materiais com mais de 20 mm, embora uma máquina a laser de fibra mais cara que possa trabalhar com mais de 6 kW possa fazer o truque.

Nd:YAG/Nd:YVO Lasers

Os processos de corte a laser de cristal podem ser em nd:YAG (granada de alumínio de ítrio dopado com neodímio), mas mais comumente eles tendem a usar nd:YVO (orto-vanadato de ítrio dopado com neodímio, YVO4). Estes dispositivos permitem um poder de corte extremamente elevado. A desvantagem dessas máquinas é que elas podem ser caras, não apenas por causa de seu preço inicial, mas também porque têm uma expectativa de vida de 8.000 a 15.000 horas (com Nd:YVO4 sendo tipicamente menor) e os diodos de bomba podem preço muito pesado.

Esses lasers oferecem um comprimento de onda de 1,064 micrômetros e são úteis para uma ampla gama de aplicações, desde médicas e odontológicas até militares e industriais. Ao comparar os dois Nd:YVO exibe maior absorção e ganho de bomba, uma largura de banda mais ampla, faixa de comprimento de onda mais ampla para bombeamento, uma vida útil mais curta no estado superior, um índice de refração mais alto e menor condutividade térmica. Quando se trata de operação contínua, Nd:YVO tem um nível de desempenho geral semelhante ao Nd:YAG em casos com potência média ou alta. No entanto, Nd:YVO não permite energias de pulso tão altas quanto Nd:YAG e a vida útil do laser dura períodos mais curtos.

Estes podem ser usados ​​com metais (revestidos e não revestidos) e não metais, incluindo plásticos. Sob certas circunstâncias, pode até processar algumas cerâmicas. O cristal Nd:YVO4 foi incorporado com cristais de alto coeficiente NLO (LBO, BBO ou KTP) para alterar a frequência da saída do infravermelho próximo para verde, azul ou mesmo UV, o que lhe dá uma tonelada de funções variadas.

Devido aos tamanhos semelhantes, os íons de ítrio, gadolínio ou lutécio podem ser substituídos por íons de terras raras ativos a laser sem afetar fortemente a estrutura de rede necessária para produzir o feixe. Isso preserva a alta condutividade térmica dos materiais dopados.