Usinagem de Feixe Laser:Definição, Princípio de Funcionamento e Aplicação

Usinagem a laser é um processo de usinagem não convencional em que o metal da peça é removido por energia térmica. Este processo é amplamente utilizado nas indústrias, principalmente para materiais frágeis com baixa condutividade. Vamos aprender mais sobre usinagem de feixe de laser neste artigo com o princípio de funcionamento e aplicações.

Mas antes de aprendermos mais sobre usinagem de feixe de laser, precisamos aprender sobre laser e tipos de laser.

O que é laser?

A forma completa do laser é Amplificação de luz por emissão estimulada de radiação . Um laser é um dispositivo que emite luz através de um processo de amplificação óptica baseado na emissão estimulada de radiação eletromagnética . A principal diferença entre uma fonte de luz normal e um laser é coerência, direcionalidade, monocromaticidade e alta intensidade.

A luz normal tem diferentes comprimentos de onda e intensidades. É por isso que os fótons emitidos por uma fonte de luz comum se espalham por uma grande quantidade de superfície, razão pela qual é incoerente.

Em contraste com a luz normal, as ondas de luz do laser têm o mesmo comprimento de onda e intensidade. É por isso que a luz emitida pelo laser é chamada de luz monocrômica.

A luz emitida pelo laser pode ser muito estreita e pode focar em uma área muito pequena com alta intensidade. Ou seja, mais energia é concentrada em uma pequena área fazendo com que a peça aqueça e derreta a superfície.

O laser é usado em várias operações de usinagem, unidades de disco óptico, impressoras fotográficas, scanners de código de barras, faróis de carros, etc.

Tipos de laser

Existem três tipos de laser com base na mídia que é usada para a produção de laser.

• Lasers a gás
• Lasers de estado sólido
• Lasers líquidos

A usinagem de feixe de laser usa um laser de estado sólido chamado Rubi Crystal para geração de feixe de laser.

O que é usinagem de feixe de laser?

A usinagem por feixe de laser é um processo de usinagem em que a luz laser de alta intensidade é focada em uma pequena área de uma peça de trabalho, fazendo com que essa área derreta devido ao calor extremo e depois vaporize para remover o material. A usinagem por feixe de laser usa energia térmica para remover o material da peça de trabalho.

A usinagem a laser pode ser usada em peças metálicas e não metálicas. É usado especialmente para materiais de alta fragilidade onde a usinagem tradicional não pode ser usada. Além disso, quando você precisa criar pequenas formas ou cortes em uma peça de trabalho que a usinagem tradicional não pode fazer, a usinagem por feixe de laser vem em socorro.

Princípio de trabalho de usinagem de feixe de laser

O feixe de laser emite luz monocromática para focalizar uma área muito pequena da peça de trabalho. Devido à menor área de superfície e alta intensidade do laser, foi gerado calor extremo. Esse calor faz com que o metal derreta e, finalmente, o metal fundido se vaporize. Esse é o princípio básico de funcionamento de um processo de usinagem por feixe de laser. Agora vamos aprender o princípio de funcionamento em detalhes.

Como você pode ver na imagem que existe um meio laser de cristal rubi cilíndrico com dois meios refletores planos é colocado em uma bobina de lâmpadas flash de cerca de 1000W. A lâmpada de flash emite luz branca de alta intensidade que excita os cristais para criar um feixe de laser feito para focalizar a área da peça de trabalho usando uma lente.

O feixe de laser produzido tem uma densidade de potência de cerca de 1000 kW/cm2. Devido a esta densidade de potência extrema, é gerado calor que derrete a área da peça de trabalho.

Componentes-chave da máquina de feixe de laser

Aqui estão alguns componentes-chave de uma máquina de raio laser típica.

• Fonte de alimentação
• Lâmpada Flash
• Capacitor
• Laser Médio
• Espelho refletivo
• Lente

Fonte de alimentação

Como o nome sugere, a fonte de alimentação fornece energia à lâmpada de flash para que ela emita luz para excitar o elétron do nível mais baixo para um nível mais alto no meio laser.

Lâmpada Flash

A lâmpada de flash é usada para fornecer luz coerente branca de alta intensidade ao tubo de descarga do laser/material do laser que eventualmente excita o elétron

Capacitor

Um capacitor é usado na usinagem do feixe de laser para operar a lâmpada de flash no modo de pulso, pois sabemos que o principal trabalho de um capacitor é armazenar carga e liberar quando necessário.

Meio de Laser / Tubo de Descarga de Laser

Na usinagem por feixe de laser, são usados ​​cristais de rubi. Quando o tubo de flash emite luz, ele emite fótons de luz contendo energia, e o cristal de rubi absorve esse fóton de luz.

Espelho Refletor

Existem dois tipos de espelhos refletores usados ​​na usinagem de feixe de laser. Um é 100% refletivo e o outro é parcialmente refletivo. O feixe de laser é emitido através do espelho parcialmente refletivo.

Lente

Uma lente é usada para focar o feixe de laser na área especificada da peça de trabalho.

Vantagens da usinagem de feixe de laser

• Muito útil para usinagem de materiais frágeis
• Pode ser usado para metais e não metais
• Sem contato entre a ferramenta e a peça de trabalho
• Nenhum trabalho mecânico envolvido
• Nenhuma propriedade mecânica é alterada durante o processo
• Pode criar recursos em áreas onde outras ferramentas de usinagem não podem alcançar
• Capaz de produzir recursos muito precisos

Desvantagens da usinagem de feixe de laser

• O custo de configuração inicial é alto
• É necessário um técnico treinado
• Baixa taxa de produção
• A vida útil da lâmpada do flash é curta
• É necessária muita energia
• A baixa taxa de remoção de material
• Custo de manutenção muito alto

Aplicação de usinagem de feixe de laser

• A usinagem a laser é usada em quase todos os setores para produzir peças precisas e complexas que são críticas para a funcionalidade do produto.
• É usado na ciência médica para depilação e cirurgia estética
• Muito popular em uma operação de usinagem macro em massa
• Usado para usinagem de pequenos furos onde as máquinas-ferramentas tradicionais não podem alcançar
• Soldagem complicada de materiais não condutores e refratários.

Conclusão

É tudo o que temos neste artigo. Espero que você tenha uma boa idéia sobre usinagem de feixe de laser. Entendo que este artigo fornece apenas o básico da usinagem de feixe de laser. Mas ainda assim, se você tiver dúvidas ou perguntas, escreva na seção de comentários e terei prazer em responder.

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Perguntas frequentes (FAQ)

O que é usinagem a laser?

A usinagem por feixe de laser é um processo de usinagem não convencional em que um feixe de laser é focado em uma determinada área de uma peça de trabalho para derreter e vaporizar para remover o material

O que significa LASER?

Amplificação da Luz Simulando a Emissão de Radiação