Como funciona uma máquina de corte a laser?

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




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 de CO2 típico, esse comprimento de onda está na parte infravermelha do espectro de luz, portanto, é invisível ao olho humano. O feixe tem apenas cerca de 3/4 de polegada de diâmetro à medida que viaja do ressonador laser, que cria o feixe, através do caminho do feixe da máquina. Pode ser rebatido em diferentes direções por uma série de espelhos, ou “dobradores de feixe”, antes de ser finalmente focalizado na placa. O feixe de laser focalizado passa pelo orifício de um bico antes de atingir a placa. Também fluindo através do orifício do bico há um gás comprimido, como oxigênio ou nitrogênio.




A alta densidade de potência resulta em rápido aquecimento, derretimento e vaporização parcial ou completa do material. Ao cortar aço macio, o calor do feixe de laser é suficiente para iniciar um processo típico de queima de “oxi-combustível”, e o gás de corte a laser será oxigênio puro, assim como uma tocha de oxi-combustível. Ao cortar aço inoxidável ou alumínio, o feixe de laser simplesmente derrete o material e o nitrogênio de alta pressão é usado para soprar o metal derretido para fora do corte.




Em uma máquina de corte a laser CNC, a cabeça de corte a laser é movida sobre a placa de metal no formato da peça desejada, cortando assim a parte da placa. Um sistema de controle de altura capacitivo mantém uma distância muito precisa entre a extremidade do bico e a placa que está sendo cortada. Essa distância é importante porque determina onde o ponto focal está em relação à superfície da placa. A qualidade do corte pode ser afetada pelo aumento ou redução do ponto focal logo acima da superfície da placa, na superfície ou logo abaixo da superfície.




Uma máquina de corte a laser funciona focalizando um feixe de luz laser em um pedaço de material. A luz do laser é tão potente que, quando focada, eleva a temperatura do material a ser cortado o suficiente para derreter ou vaporizar o material, na pequena área em que o feixe é focalizado. Freqüentemente, um gás auxiliar é usado para ajudar a empurrar o material fundido da área de corte. Isso é especialmente verdadeiro para o corte de metais ou folhas grossas de material como madeira compensada.




Para cortar formas, a cabeça do laser é movida, usando algum tipo de pórtico para posicionar o feixe sobre o novo material, fazendo com que uma linha seja cortada em vez de um pequeno orifício. Os tipos de sistemas de movimento incluem cremalheira e pinhões, parafusos de esferas e motores lineares. Os motores lineares são mais caros, mas são mais rápidos e precisos. A cremalheira e os pinhões fornecem quase a mesma velocidade e precisão, mas por um preço mais baixo. Alguns pequenos lasers amadores também podem usar correia dentada e motores de passo para mover a cabeça do laser. Em todos os casos, um sistema com saques e feedback do codificador adiciona muito à precisão de corte da máquina, assim como uma estrutura rígida, isolada de vibração.




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




Como a energia do laser é direcionada para a superfície do material, o material absorve tanta energia que aquece rapidamente, passando da temperatura de fusão e chegando à temperatura de degradação.




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




A borda do corte pode ser aquecida a um nível inferior e realmente derreter e reformar. Na verdade, isso pode ser usado como uma espécie de mecanismo de vedação útil para materiais fibrosos, por exemplo, para evitar o enroscamento.




Ao cortar a laser, pode ser uma boa ideia inclinar o laser de forma que a fumaça do processo de corte não se acumule como fuligem na óptica do laser. Além disso, ao cortar (ou soldar) superfícies altamente reflexivas, é importante evitar que o feixe de laser reflita da superfície e volte para a ótica do laser, o que pode danificá-los.