Entendendo Máquinas de Corte a Laser: Como Funcionam

Um laser é um feixe de luz altamente concentrado em um único comprimento de onda. Em cada comprimento de onda, vários materiais absorvem, refletem e transmitem essa luz em quantidades variadas.

O feixe de laser é uma coluna de luz de intensidade muito alta, de um único comprimento de onda ou cor. No caso de um laser CO2 típico, esse comprimento de onda está na parte Infravermelha do espectro, sendo invisível ao olho humano. O feixe tem apenas cerca de 3/4 de polegada de diâmetro enquanto viaja do ressonador do laser, que cria o feixe, através do caminho do feixe da máquina. Pode ser refletido em diferentes direções por vários espelhos, ou "dobradores de feixe", antes de ser finalmente focalizado na chapa. O feixe focalizado passa pelo furo de um bico antes de atingir a chapa. Também fluindo pelo furo do bico está um gás comprimido, como Oxigênio ou Nitrogênio.

A alta densidade de potência resulta em aquecimento rápido, fusão e vaporização parcial ou completa do material. Ao cortar aço doce, o calor do feixe de laser é suficiente para iniciar um típico processo de queima "oxy-fuel", e o gás de corte será oxigênio puro, como uma tocha oxy-fuel. Ao cortar aço inoxidável ou alumínio, o feixe simplesmente derrete o material, e nitrogênio de alta pressão é usado para soprar o metal fundido para fora do corte.

Em uma máquina de corte a laser CNC, a cabeça de corte é movida sobre a chapa metálica na forma da peça desejada, cortando a peça da chapa. Um sistema de controle de altura capacitivo mantém distância muito precisa entre a ponta do bico e a chapa sendo cortada. Essa distância é importante porque determina onde o ponto focal está em relação à superfície da chapa. A qualidade do corte pode ser afetada elevando ou abaixando o ponto focal logo acima da superfície, na superfície, ou logo abaixo da superfície.

Uma máquina de corte a laser funciona focalizando um feixe de luz laser sobre um pedaço de material. A luz laser é tão alta potência que, quando focalizada, eleva a temperatura do material a ser cortado o suficiente para derreter ou vaporizar o material na pequena área onde o feixe é focalizado. Frequentemente, um gás auxiliar é usado para ajudar a empurrar o material fundido da área de corte. Isso é especialmente verdadeiro para corte de metais ou chapas grossas como compensado.

Para cortar formas, a cabeça do laser é movida, usando algum tipo de portal para posicionar o feixe sobre novo material, causando uma linha a ser cortada em vez de um pequeno furo. Tipos de sistemas de movimento incluem cremalheira e pinhão, fusos de esferas e motores lineares. Motores lineares são mais caros, mas mais rápidos e precisos. Cremalheira e pinhão fornecem velocidade e precisão quase iguais por preço menor. Alguns lasers hobbyistas pequenos também podem usar correia dentada e motores de passo para mover a cabeça. Em todos os casos, um sistema com servos e feedback de encoder aumenta muito a precisão de corte, assim como uma estrutura rígida, isolada de vibração.

Para uma operação de corte a laser, é importante escolher um comprimento de onda altamente absorvente no material que se pretende cortar.

À medida que a energia do laser é dirigida à superfície do material, este absorve tanta energia que aquece rapidamente além de sua temperatura de fusão até sua temperatura de degradação.

Na temperatura de degradação, o material se decompõe e desintegra. Frequentemente, fumaça ou gases são liberados quando isso acontece.

A borda do corte pode ser aquecida a nível menor e realmente derreter e reformar. Isso pode ser usado como mecanismo de selagem útil para materiais fibrosos, por exemplo, para evitar desfiamento.

Ao cortar a laser, pode ser boa ideia inclinar o laser para que a fumaça do processo não se acumule como fuligem nas ópticas. Além disso, ao cortar (ou soldar) superfícies altamente reflexivas, é importante evitar que o feixe reflita da superfície de volta para as ópticas do laser, o que pode danificá-las.