Corte a laser 101: princípios e recursos exclusivos

Princípio do corte a laser

Corte a laser usa uma lente de foco para concentrar o feixe de laser na superfície da peça de trabalho, fazendo com que o material derreta. Simultaneamente, um gás comprimido, coaxial ao feixe de laser, sopra o material derretido. O feixe de laser e a peça de trabalho se movem um em relação ao outro ao longo de um determinado caminho, criando assim um corte com um formato específico. O princípio do laser O corte é ilustrado na Figura 1.

1-Gerador de laser
2-Feixe de laser
3-Espelho reflexivo
4-Lentes de foco
5-Assistir gás
6 bicos
7-Peça de trabalho

Classificação do corte a laser

Corte a laser podem ser classificadas em quatro categorias: corte por fusão a laser, corte por vaporização a laser, corte por oxigênio a laser e marcação a laser com fratura controlada.

Corte por fusão a laser

Semelhante à soldagem por penetração profunda a laser, o corte por fusão a laser utiliza aquecimento a laser para derreter o material metálico. Em seguida, um gás não oxidante (como Ar, He, N, etc.) é pulverizado por um bocal coaxial com o feixe de laser para soprar o metal líquido, formando um corte.

O corte por fusão a laser é usado principalmente para cortar materiais que não são facilmente oxidados ou para materiais ativos. metaiscomo aço inoxidável, titânio e ligas de titânio, alumínio e ligas de alumínio.

Corte por vaporização a laser

Esse método usa um feixe de laser de alta densidade de potência para aquecer a superfície da peça de trabalho, fazendo com que a temperatura aumente rapidamente até o ponto de ebulição do material em um tempo extremamente curto. O material começa a se vaporizar rapidamente, com uma parte se transformando em vapor e o restante formando partículas líquidas e sólidas que são sopradas para fora da parte inferior do corte, criando o corte.

O corte por vaporização a laser é comumente usado para materiais metálicos extremamente finos e materiais não metálicos, como papel, tecido, madeira, plástico e borracha.

Corte a laser com oxigênio

O princípio do corte a laser com oxigênio é semelhante ao corte com oxiacetileno. O feixe de laser serve como fonte de calor de pré-aquecimento, enquanto o oxigênio e outros gases ativos são usados como gases de corte. O gás pulverizado interage com o metal de corte, levando a uma reação de oxidação que libera uma grande quantidade de calor, aquecendo a próxima camada de metal e fazendo com que ela continue a se oxidar. Ao mesmo tempo, os óxidos fundidos e os materiais derretidos são soprados para fora da zona de reação, formando o corte.

O corte a laser com oxigênio requer apenas metade da energia do corte a laser por fusão devido ao calor substancial gerado pela reação de oxidação durante o processo de corte. Além disso, o velocidade de corte é muito mais rápido do que o corte por vaporização a laser e o corte por fusão a laser.

O corte a laser com oxigênio é adequado para materiais que podem ser oxidados, como ligas à base de ferro, titânio e alumínio, entre outros materiais metálicos não ferrosos.

Escaneamento a laser com fratura controlada

A gravação a laser envolve a varredura da superfície de materiais frágeis com um feixe de laser de alta densidade de energia para criar uma pequena ranhura ou uma série de pequenos orifícios. A aplicação de uma determinada pressão faz com que o material frágil se quebre ao longo da ranhura ou do furo. A fratura controlada utiliza o feixe de laser para aquecer a ranhura, criando estresse térmico local no material frágil, levando à sua fratura ao longo da ranhura.

A gravação a laser com fratura controlada é adequada para cortar materiais frágeis, como pedra, cerâmica, vidro e ferro fundido.

Características do corte a laser

Vantagens:

Corte de alta qualidade

O pequeno ponto do feixe de laser e a energia concentrada minimizam a deformação térmica da peça de trabalho, resultando em cortes estreitos (normalmente de 0,10 a 0,20 mm de largura), superfícies de corte lisas, sem rebarbas ou escória, e evitando o colapso da borda normalmente observado em tosquiaeliminando a necessidade de processamento secundário.

Velocidade de corte rápida e alta precisão

O pequeno tamanho do ponto e a energia concentrada do feixe de laser permitem velocidades de corte de até 10 m/min, significativamente mais rápidas do que o corte com fio.

Não danifica a peça de trabalho

O corte a laser é um método de corte sem contato, garantindo que não haja contato com a superfície da peça de trabalho, o mínimo de ruído e a mínima poluição.

Não é afetado pela dureza e pelo formato do material

O corte a laser pode processar materiais como aço inoxidável, ligas de alumínio e ligas duras, independentemente de sua dureza, e pode produzir qualquer forma desejada, incluindo o corte de tubos finos e de pequena espessura e outros perfis irregulares.

Capacidade de processar materiais não metálicos

Isso inclui plásticos, madeira, PVC, couro, têxteis e vidro orgânico.

Economia de material e de custos

O agrupamento de folhas inteiras e o corte sob medida reduzem os custos de mão de obra e material.

Desenvolvimento acelerado de novos produtos

Depois que os projetos de produtos são concluídos, o processamento a laser pode produzir prontamente produtos físicos.

Desvantagens:

(1) Limitado pela potência do laser e pelo tamanho do equipamento, o corte a laser só é adequado para cortar chapas e tubos de espessura média e pequena, e a velocidade de corte diminui significativamente com o aumento da espessura.

（2）Altos custos de equipamento e investimento inicial substancial.

Aplicações do corte a laser

O corte a laser tem ampla aplicação em vários campos. No setor de fabricação automotiva, as máquinas de corte a laser tridimensional são amplamente utilizadas na produção de protótipos de carros e na produção de pequenos lotes. O corte a laser de chapas e tiras finas comuns, como alumínio e aço inoxidável, alcançou velocidades de corte de até 10 m/min, reduzindo significativamente os ciclos de preparação da produção e permitindo uma produção flexível na oficina.

No setor aeroespacial, o corte a laser é usado principalmente para cortar materiais aeroespaciais especiais, como ligas de titânio, ligas de alumínio, ligas de níquel, ligas de cromo, óxido de berílio e materiais compostos. Os componentes aeroespaciais processados com o corte a laser incluem tubos de chama de motores, carcaças de liga de titânio de paredes finas, estruturas de aeronaves, revestimento de titânio, longarinas de asas, painéis de cauda e pás do rotor principal de helicópteros.

A tecnologia de corte a laser também tem uma ampla gama de aplicações no campo de materiais não metálicos, permitindo o corte de materiais frágeis e de alta dureza, como nitreto de silício, cerâmica e quartzo, bem como de materiais flexíveis, como tecidos, papel, folhas de plástico e borracha. Por exemplo, o uso de lasers para o encaixe de peças na produção de roupas pode economizar de 10% a 20% de tecido e aumentar a produtividade em mais de três vezes.