Domine o Corte a Laser: Guia Completo para Iniciantes

Definição

O corte a laser utiliza um feixe de laser de alta densidade de potência para irradiar o material a ser cortado, aquecendo-o rapidamente à temperatura de vaporização, fazendo-o evaporar e formar um orifício. À medida que o feixe se move sobre o material, o orifício forma continuamente uma fenda de largura estreita, completando o corte do material.

Princípio

O laser usa excitação de substância para gerar luz. Esta luz tem temperatura muito alta. Ao contactar o material, derrete rapidamente a superfície, formando um orifício. Conforme o movimento do ponto de registro, forma-se o corte. Comparado com métodos de corte tradicionais, o corte a laser tem fenda menor e economiza a maior parte do material. No entanto, a análise é definida segundo o efeito de corte. O material cortado a laser tem efeito satisfatório e alta precisão. Isso herda as vantagens do laser e é inigualável por métodos de corte comuns.

O corte a laser utiliza um feixe de laser focalizado de alta densidade de potência para irradiar a peça, fazendo com que o material irradiado derreta, vaporize, ablate ou atinja o ponto de ignição rapidamente. Ao mesmo tempo, o material fundido é soprado pelo fluxo de ar de alta velocidade coaxial ao feixe, abrindo o corte na peça. 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 a oxigênio a laser, corte por riscagem a laser e fratura controlada.

1. Corte por Vaporização a Laser

Usa feixe de laser de alta densidade de energia para aquecer a peça; a temperatura sobe rapidamente, atingindo o ponto de ebulição do material em tempo muito curto, e o material começa a vaporizar formando vapor. A velocidade de ejeção desses vapores é muito grande, e ao serem ejetados, forma-se um corte no material. O calor de vaporização dos materiais é geralmente muito grande, portanto o corte por vaporização a laser requer alta potência e densidade de potência.

É usado principalmente para corte de materiais metálicos extremamente finos e não metálicos (papel, tecido, madeira, plástico, borracha, etc.).

2. Corte por Fusão a Laser

No corte por fusão a laser, o material metálico é fundido pelo aquecimento do laser, e então gás não oxidante (Ar, He, N, etc.) é pulverizado pelo bocal coaxial ao feixe, e o metal líquido é expelido pela forte pressão do gás, formando o corte. Não precisa vaporizar completamente o metal; a energia necessária é apenas 1/10 da vaporização.

Usado principalmente para corte de materiais não facilmente oxidáveis ou metais ativos, como aço inoxidável, titânio, alumínio e suas ligas.

3. Corte a Oxigênio a Laser

O princípio é semelhante ao corte oxiacetilênico. Usa o laser como fonte de calor de pré-aquecimento e gás ativo como oxigênio como gás de corte. Por um lado, o gás soprado interage com o metal de corte causando reação de oxidação e liberando grande quantidade de calor de oxidação; por outro, o óxido fundido e a fusão são soprados para fora da zona de reação, formando o corte no metal. Como a reação de oxidação gera muito calor, a energia necessária para o corte a oxigênio a laser é apenas 1/2 da fusão, e a velocidade de corte é muito maior que a vaporização e fusão. Usado principalmente para metais facilmente oxidáveis como aço carbono, aço titânio e aço tratado termicamente.

4. Riscagem a Laser e Fratura Controlada

A riscagem a laser usa laser de alta densidade de energia para varrer a superfície do material frágil, aquecendo-o para evaporar um pequeno sulco, e então aplica-se certa pressão; o material frágil racha ao longo do sulco. Lasers para riscagem são geralmente lasers comutados Q e lasers CO2.

O controle de fratura utiliza a distribuição íngreme de temperatura gerada pela riscagem a laser, que gera tensão térmica local no material frágil e o rompe ao longo do sulco.

Características

Comparado com outros métodos de corte térmico, o corte a laser tem características gerais de alta velocidade e alta qualidade. Resumidamente:

1. Boa Qualidade de Corte

Devido ao pequeno ponto do laser, alta densidade de energia e alta velocidade de corte, obtém-se boa qualidade.

• A fenda de corte a laser é estreita, ambos os lados são paralelos e perpendiculares à superfície; a precisão dimensional das peças cortadas pode atingir ±0,05 mm.
• A superfície de corte é lisa e bonita, rugosidade superficial de apenas dezenas de micrômetros; o corte a laser pode ser o último processo, sem usinagem mecânica, as peças podem ser usadas diretamente.
• Após o corte a laser, a largura da zona afetada pelo calor é muito pequena; o desempenho do material perto da fenda quase não é afetado; deformação da peça pequena, alta precisão de corte, boa geometria da fenda, seção transversal mais regular retangular.

2. Alta Eficiência de Corte

Devido às características de transmissão do laser, a máquina de corte a laser geralmente possui múltiplas mesas CNC; todo o processo pode ser totalmente controlado por CNC. Basta alterar o programa CNC para aplicar ao corte de peças de diferentes formas, tanto corte 2D quanto 3D.

3. Alta Velocidade de Corte

Com laser de 1200W cortando chapa de aço carbono de 2 mm, a velocidade atinge 600 cm/min; cortando placa de resina de polipropileno de 5 mm, atinge 1200 cm/min. O material não precisa ser fixado durante o corte a laser, economizando ferramentas e tempo de carga/descarga.

4. Corte sem Contato

Durante o corte a laser, o bico de corte não contacta a peça; não há desgaste de ferramenta. Para processar peças de diferentes formas, não precisa trocar "ferramenta", apenas alterar parâmetros de saída do laser. Processo com baixo ruído, pequena vibração e sem poluição.

5. Muitos Tipos de Materiais de Corte

Comparado com corte oxiacetilênico e corte a plasma, há muitos tipos de materiais para corte a laser: metais, não-metais, compósitos à base de metal e não-metal, couro, madeira, fibra. Mas para diferentes materiais, devido a diferentes propriedades termo-físicas e taxas de absorção do laser, mostram diferentes adaptabilidades.

Aplicações

A maioria dos cortadores a laser é controlada por programas CNC ou transformada em robôs de corte. Como método de processamento preciso, o corte a laser pode cortar quase todos os materiais, incluindo corte 2D ou 3D de chapas finas de metal.

Na indústria automobilística, a tecnologia de corte de curvas espaciais como janelas de teto de carro é amplamente usada. A Volkswagen alemã usa laser de 500W para cortar chapas de carroceria de formas complexas e várias peças curvas. Na área aeroespacial, o corte a laser é usado principalmente para cortar materiais especiais de aviação, como ligas de titânio, alumínio, níquel, cromo, aço inoxidável, óxido de berílio, compósitos, plásticos, cerâmicas e quartzo. Peças aeroespaciais processadas incluem tubo de chama de motor, carcaça de parede fina de liga de titânio, estrutura de aeronave, pele de liga de titânio, treliça de asa, painel de cauda, rotor principal de helicóptero, ladrilho de isolamento térmico cerâmico de ônibus espacial, etc.

A tecnologia de corte a laser também é amplamente usada em materiais não metálicos. Não só corta materiais de alta dureza e fragilidade, como nitreto de silício, cerâmicas, quartzo; mas também processa materiais flexíveis como tecido, papel, placas plásticas, borracha. Por exemplo, corte de roupas a laser economiza 10%~12% de tecido e melhora eficiência em mais de 3 vezes.

Tendências

1. Revolução de Produto Época na Máquina de Corte a Laser

A fonte de luz laser é o componente central do cortador a laser e indicador importante que determina o tipo e capacidade de corte. Futuras mudanças também ocorrerão nas fontes de luz. A substituição de máquinas de corte a laser CO2 por máquinas de corte a laser de fibra é a mais importante revolução tecnológica nos 40 anos desde o nascimento do cortador a laser, trazendo benefícios econômicos épicos a fabricantes e usuários. No futuro, haverá nova fonte de luz mais barata que laser de fibra, com melhor desempenho, modo de feixe mais excelente, maior taxa de conversão eletro-óptica ou menor custo total? A resposta é sim. Qual tipo de laser? Impossível responder com precisão agora. A ciência e tecnologia às vezes tropeça, às vezes avança milhares de quilômetros por dia.

2. Laser de Fibra de Alta Potência Será a Força Principal no Mercado

Atualmente, máquinas de corte a laser de fibra de várias faixas de potência tiveram grande desenvolvimento. Mas qual será a potência principal no futuro? Embora máquinas em cada faixa tenham seu uso, a família de lasers que começou com lasers de fibra de alta potência e desencadeou a revolução tecnológica global considera maior potência, maior precisão e maior capacidade de corte como uma das importantes direções de desenvolvimento. A STYLECNC lançou recentemente máquina de corte a laser de fibra ultra-rápida de 15 kW, alcançando avanço sem precedentes em velocidade e espessura de corte, atraindo atenção da indústria. Isso indica a tendência futura? Vale a pena acompanhar. Além disso, podemos ter confiança que no futuro próximo, muitos fabricantes nacionais e estrangeiros entrarão em feroz competição de mercado. Apenas empresas com excelente qualidade de produto, investimento contínuo em P&D e domínio de tecnologias centrais competitivas serão invencíveis.

3. A Era da Inteligência Está Chegando

Seja a Indústria 4.0 na Alemanha ou manufatura inteligente na China, a quarta revolução industrial está chegando. Como máquina de corte a laser CNC de alta precisão, acompanhará os tempos. O desenvolvimento da automação de máquinas de corte a laser melhorou muito a capacidade de produção e nível de automação da oficina de chapas metálicas.

No futuro, baseando-se nisso, uma era de manufatura inteligente de máquinas de corte a laser está fermentando nos campos de tecnologia de rede, comunicação, software de computador, etc. Prevê-se que, como meio de corte preciso de chapas metálicas, usará suas capacidades de comunicação em rede para se comunicar com linha de desenrolamento de chapas, dobradeira, punçadeira CNC, unidade de soldagem/rebite, linha de jateamento e pintura, etc. Outros equipamentos, incorporados em um sistema unificado de plano de produção, tarefas e gestão de avaliação, tornar-se-ão parte importante do sistema de gestão da oficina de chapas metálicas. Como resultado, fabricantes de máquinas de corte a laser transformar-se-ão gradualmente em contratantes de fabricação de chapas metálicas.