Visão geral do corte a laser de chapas metálicas:processo, prós e contras e aplicações

As operações de corte são aspectos essenciais da fabricação de peças no setor de manufatura. Uma das principais técnicas de fabricação de metais é o corte a laser de chapas metálicas. É adequado para cortar peças de metais, ligas e não metais.

O corte a laser de chapas metálicas é um processo de corte térmico que envolve feixes de luz (lasers) na peça de trabalho para derreter ou vaporizar materiais até que a forma desejada seja obtida. Esta técnica é uma das mais eficazes para cortar chapas metálicas.

Este artigo fornece informações essenciais sobre o corte a laser de chapas metálicas antes de utilizá-las. Vamos direto ao assunto.

O que é corte a laser de chapa metálica?

Os processos de fabricação subtrativos são críticos para a modificação de materiais para fabricação de peças. O corte a laser de chapas metálicas é um dos métodos padrão para cortar e remover componentes de uma peça de trabalho. A técnica envolve cortar pedaços de material usando feixes de laser.

A técnica de corte a laser funciona com tecnologia de controle numérico computadorizado (CNC), o que explica sua precisão impecável. Antes da operação de corte CNC ou corte a laser, o operador deve ter códigos de entrada ou programas detalhando desenhos ou padrões no computador.

O processo de corte a laser de chapas metálicas

O corte de metal a laser envolve o uso de feixes de laser para derreter metais e ligas, causando cortes suaves e afiados. O processo de corte a laser consiste em duas operações que funcionam em sincronia.

A primeira envolve o material absorvendo o feixe de laser focado – a energia que causa o corte. A segunda envolve o bico de corte, concêntrico aos lasers, fornecendo o gás de processo necessário para o corte. O gás protege a cabeça de processamento de vapores e respingos e ajuda a remover os excessos do corte.

Existem essencialmente três métodos para corte a laser de chapas metálicas.

1. Corte por fusão por feixe de laser

O processo de corte por fusão a laser usa um gás inerte, principalmente nitrogênio. O gás de processo de baixa reação vaporiza continuamente a fenda de corte do material. À medida que o material fundido é removido, o gás inerte evita a oxidação na aresta de corte sem interferir no processo.

Este método de corte a laser é adequado para cortar chapas planas e finas de ligas de alumínio e aço inoxidável que exigem alto apelo estético e menos operações de acabamento.

2. Corte por sublimação por feixe de laser

Como o nome sugere, o corte por sublimação por feixe de laser evapora o material. Em vez de fundir o material como outros processos de corte a laser, eles são imediatamente alterados de sólido para gás – sublimação.

Assim como o corte por fusão, o corte por sublimação a laser usa gases inertes para soprar o vapor do material para fora do corte. Portanto, não há oxidantes na vanguarda. É frequentemente usado no corte de materiais orgânicos como madeira, couro, têxteis, etc.

3. Corte de chama por feixe de laser

O corte por chama a laser usa um gás combustível – oxigênio para expulsar o material fundido. O laser aquece a peça de trabalho criando uma combustão espontânea após a fusão do material. O gás oxigênio fornece mais energia para o processo de corte através da oxidação – uma reação exotérmica.

O corte por chama é ideal para cortar aço macio e materiais fusíveis, como cerâmica. Este processo de corte pode causar queimaduras na superfície de corte, pois o gás é um oxidante. A otimização adequada dos parâmetros do processo ajudará a evitar a formação de rebarbas.

Tipos de lasers para corte de chapas metálicas

Os fabricantes geralmente usam três tipos diferentes de lasers para cortar materiais. Cada tipo de laser possui características distintas e é mais adequado para cortar materiais específicos. Abaixo está uma visão geral dos três tipos de lasers para corte.

1. Lasers de fibra

As máquinas de corte a laser de fibra usam fibra de vidro para cortar. Eles geram uma potência muito alta para cortes de precisão poderosos. Este laser pertence a uma família de lasers de estado sólido de um “laser semente” aprimorado por fibras de vidro especiais.

Esses lasers são adequados para cortar quase todos os materiais, de metais a ligas, não metais, incluindo madeira, vidro e plásticos. Além do corte, são ideais para outras operações como recozimento e gravação.

Além disso, são os lasers mais duráveis, com vida útil estendida de mais de 25.000 horas e exigindo menos manutenção.

2. CO₂ Laser

CO₂ os lasers produzem feixes de laser passando uma corrente elétrica através de um tubo preenchido com uma mistura de gases inertes, principalmente nitrogênio e hélio. São as formas de laser mais comuns porque são eficientes e econômicas e cortam vários tipos de materiais em alta velocidade.

No entanto, eles produzem menos poder de corte em comparação com os lasers de fibra. Portanto, eles não são uma excelente escolha para corte a laser de chapas metálicas. Normalmente, os fabricantes preferem usá-los para cortar não-metais e materiais orgânicos como madeira, papel, acrílico, etc.

3. Lasers de cristal (Nd:YAG ou Nd:YVO)

Os lasers de cristal geram seus feixes de cristais Nd:YAG (granada de alumínio de ítrio dopado com neodímio) ou Nd:YVO (orto-vanadato de ítrio dopado com neodímio, YVO4). No entanto, este último é mais comum.

Esses cristais produzem vigas com alto poder de corte. No entanto, eles são caros e não duráveis, tendo uma meia-vida baixa de cerca de 8.000 a 15.000 horas. Eles são comumente adotados para cortar plásticos, metais e não metais, incluindo cerâmica.

7 benefícios do corte a laser de chapas metálicas

Vamos examinar os benefícios do corte a laser de chapas metálicas para o setor manufatureiro.

1. Alta precisão e exatidão

O corte a laser é adequado para o corte de chapas metálicas devido à sua extrema precisão. As máquinas são equipadas com a capacidade de fazer cortes complexos com extrema precisão e exatidão. Industrialmente, o corte a laser é a técnica de corte de chapas metálicas com detalhes específicos que exigem tolerâncias apertadas.

Alguns cortadores podem fazer cortes precisos com precisão de até 0,0005 polegadas. É por isso que permaneceu um pilar na maioria das empresas de manufatura. Como os lasers derretem as peças de metal, os cortadores produzem pouca ou nenhuma rebarba. Em vez disso, deixa uma borda limpa, suave e afiada.

2. Processo automatizado

O corte a laser é executado por sistemas de controle numérico computadorizado (CNC). Uma vez que o operador técnico insere os programas no computador, o processo é executado de forma independente. Portanto, requer menos interferência humana e mão de obra geral. Além disso, há pouca ou nenhuma margem de erro com o aumento da eficiência de corte.

3. Prevenção de danos

Existe esse equívoco de que o corte a laser de metal causa deformação. No entanto, isso é falso. O calor do corte a laser afeta apenas porções minúsculas do material, não afetando a tolerância.

Além disso, o processo de corte a laser é rápido; os lasers aquecem e derretem as porções a serem removidas. Assim, o calor não afeta significativamente as outras partes do material. Na maioria dos casos, não há distorção ou deformação de seus materiais.

4. Compatível com a maioria dos materiais

Outra vantagem crítica desse método de fabricação subtrativo é sua capacidade de trabalhar com uma ampla variedade de materiais. Ele corta facilmente qualquer material, seja cobre, alumínio, aço inoxidável ou até titânio. Afinal, envolve o uso de lasers em temperaturas muito altas para derreter o material.

5. Custo relativamente baixo

De fato, as máquinas de corte a laser são caras. No entanto, em comparação com outras máquinas CNC, é mais econômico. Além disso, é uma única máquina para todos – ou seja, uma única máquina de corte a laser é ideal para todas as suas operações de corte. Você não precisa de nenhuma modificação na máquina para diferentes operações de corte.

Além disso, é durável. O dispositivo não faz contato com os materiais que você está cortando, então há pouco ou nenhum atrito ou desgaste da superfície. Além disso, ele não possui várias peças, portanto, há menos requisitos de manutenção e manutenção. Em geral, há um custo operacional reduzido de usar um cortador a laser em comparação com outras ferramentas de fabricação habituais.

6. Alta Versatilidade

Além da compatibilidade do corte a laser com a maioria dos materiais, o processo é altamente versátil. Ao contrário de outros dispositivos, você pode empregar um cortador a laser para várias funções de corte, desde cortes simples a complexos e aqueles que exigem tolerâncias apertadas e designs intrincados. Esse recurso o torna uma excelente escolha para a maioria das indústrias.

7. Baixo consumo de energia

De fato, os cortadores a laser precisam de energia para aquecer e derreter materiais de forma eficaz durante o corte. No entanto, a técnica de corte é mais eficiente em termos energéticos do que outros métodos de corte.

Além disso, ao contrário de outras máquinas, tem menos peças móveis, o que significa menos consumo de energia. Além disso, a alta velocidade da máquina significa corte rápido, economia de tempo e energia.

Os contras do corte a laser de chapas metálicas

As principais desvantagens do corte a laser de chapas metálicas incluem o seguinte:

1. Requer Operador Técnico

Para usar efetivamente uma máquina de corte a laser, você precisa de um especialista que entenda todos os seus recursos e possa identificar rapidamente um problema para fazer as correções apropriadas a tempo. Se você não configurar o dispositivo corretamente, poderá danificar seus materiais ou a própria máquina. Portanto, se você deseja executar um serviço de corte a laser, precisa contratar um profissional.

2. Limitações à espessura do metal

Os cortadores a laser têm excelente compatibilidade com a maioria dos materiais, especialmente chapas metálicas. No entanto, você pode considerar outras técnicas de corte ao trabalhar com metais grossos. Na maioria das indústrias de manufatura, os cortadores a laser cortam chapas de alumínio com espessura máxima de 15 mm e 6 mm para aço.

3. Liberação de Fumos e Gases Nocivos

Estabelecemos que o corte a laser envolve o uso de calor para derreter os materiais que corta. À medida que a máquina derrete cada material, libera fumos e gases nocivos para o meio ambiente. Portanto, é melhor usar essas máquinas em uma sala bem ventilada.

4. Alto investimento inicial

O custo de aquisição de um cortador a laser de alta qualidade é caro. São mais de US$ 2.000, quase o dobro do preço de outras máquinas de corte, como as cortadoras a jato de água. Para administrar um negócio com um cortador a laser, você deve estar pronto para fazer o investimento inicial.

Dicas críticas para corte a laser de peças

Para atender às especificações de precisão e qualidade do corte a laser para suas peças, siga as diretrizes a seguir.

1. Escolha os materiais certos

A escolha do material é essencial para qualquer processo de fabricação. O material que você seleciona para sua peça depende das propriedades que você deseja para o produto final. Além de chapas metálicas como alumínio e zinco, plásticos e outros polímeros são boas opções para a fabricação de peças, dependendo de suas necessidades. Algumas propriedades que os fabricantes procuram ao escolher um material incluem flexibilidade, maleabilidade, ductilidade, rigidez, etc.

2. Design com software que cria arquivos vetoriais

As máquinas de corte a laser só funcionam com arquivos vetoriais. Portanto, use softwares como o Adobe Illustrator para vetorizar seus projetos. Esses arquivos têm formatos como .ai, .step, .eps, etc.

3. Lembre-se do Kerf

Kerf é a porção do material que evapora quando o feixe de laser se concentra na peça de trabalho. Ao projetar sua peça, você deve fatorar o corte em seus projetos.

4. Os detalhes não devem ser menores que a espessura do metal

A espessura do metal é um fator essencial a ser considerado no serviço de corte a laser. Quanto mais grossas suas chapas de metal, menor a probabilidade de os lasers penetrarem.

5. Distância mínima entre linhas de corte

O espaçamento adequado é vital para obter os melhores resultados do corte a laser. A distância mínima no corte a laser de chapas metálicas deve ser igual à espessura do seu material. Por exemplo, se você estiver cortando uma chapa de metal de 2 mm, deixe um espaço de 2 mm.

Aplicações de peças de corte a laser

Abaixo estão as aplicações do corte a laser.

1. Equipamento Médico

Carrinhos, camas, equipamentos cirúrgicos, pinos ortopédicos, hastes, etc., todos contêm metais cortados a laser. Embora muitos instrumentos cirúrgicos agora sejam impressos em 3D, o corte a laser é a técnica para fabricá-los.

2. Produção de joias

A maioria dos designs de joias contém designs intrincados que os cortadores a laser podem mapear facilmente. Muitas vezes, as peças de joalheria são projetadas a partir de materiais finos. Portanto, o corte a laser é uma boa opção para a fabricação de joias.

3. Design de Interiores

As chapas de metal cortadas a laser são uma excelente escolha para divisórias que podem ajudar a melhorar a aparência geral de uma sala e criar mais espaço. Aproveitar a precisão do corte a laser com a criatividade do fabricante pode dar a aparência personalizada que você deseja para o seu quarto.

4. Indústrias Aeroespaciais

Devido à alta precisão dimensional, a indústria aeroespacial é um dos usuários mais importantes da tecnologia de corte a laser. A maioria das peças de aviões e outros dispositivos como detectores de metal, carrinhos, esteiras transportadoras, etc., passam por algumas operações de corte durante a fabricação.

Conclusão

Em conclusão, você deve compreender de forma abrangente o corte a laser de chapas metálicas. É um processo de fabricação avançado para fabricação de grandes volumes e peças com requisitos de alta precisão dimensional. Você pode decidir se deseja aplicar o método às suas necessidades de fabricação.

Se você deseja fazer parceria com uma empresa que garante serviços de corte a laser de qualidade, o serviço de corte de chapas WaKen é o que você deseja para sua fabricação. Somos uma empresa com certificação ISO que fornece serviços de fabricação de chapas metálicas de alto nível para fabricação rápida e produção personalizada. Independentemente da dobragem de chapas metálicas, estampagem, soldagem, etc., podemos atender a todas as suas necessidades de usinagem.

Perguntas frequentes

Os cortadores a laser danificarão meus materiais?

Não. Embora muitos pensem que a alta temperatura do corte a laser pode danificar os materiais. No entanto, os cortadores a laser são exatos e trabalham a uma velocidade incrível, de modo que o feixe derrete apenas as peças que você pretende cortar. Além disso, a alta velocidade significa que seus materiais não são expostos à alta temperatura por muito tempo.

Devo terceirizar ou obter uma máquina de corte a laser para minhas peças de chapa metálica?

As técnicas de corte a laser são essenciais para várias operações de fabricação. É um processo altamente eficaz adequado para cortar a maioria dos materiais, especialmente chapas metálicas.

É melhor terceirizar sua operação de corte se você executar um serviço de fabricação em pequena escala. Ou seja, contrate um serviço para suas necessidades de corte a laser. Isso ajudará você a reduzir custos, que podem ser canalizados para outros aspectos da produção. Entre em contato com a Waken para suas necessidades de corte a laser e fabricação de chapas metálicas.

Além do corte a laser, quais outros processos posso escolher para meu projeto?

O corte a laser não é o único método de corte de alta precisão para fabricação industrial. Você deve optar por não usar cortadores a laser para sua fabricação ou estar em conflito sobre como cortar formas em suas folhas de metal? Abaixo estão excelentes alternativas para escolher para suas necessidades de fabricação.

• EDM – Usinagem por Descarga Elétrica
• Corte a jato de água
• Fresagem CNC
• Perfuração