O corte a laser é uma das práticas mais comuns na fabricação. Originalmente destinado a fazer furos em matrizes diamantadas, o corte a laser percorreu um longo caminho e agora é considerado uma das maneiras mais eficientes de cortar um pedaço de material e criar produtos acabados. É uma tecnologia que é amplamente utilizada para diferentes aplicações, desde grandes fabricantes industriais até escolas e amadores.
Este artigo mergulha em todo o espectro do corte a laser, incluindo o que é e como funciona, os diferentes tipos, recursos e aplicações do corte a laser e tendências futuras em máquinas de corte a laser.
O que é isso
O corte a laser é o processo de usar um feixe de laser de alta potência para irradiar o material. Normalmente, o laser é usado em conjunto com um sistema de controle de movimento, que determina como o laser se move sobre o material. O corte a laser é usado não apenas para aplicações industriais, como fabricação de metal, mas também para efeitos artísticos, como gravura e gravura.
Como Funciona
Os lasers usam a energia dos elétrons para gerar uma luz intensa e de alta temperatura, também chamada de feixe de laser. Ao entrar em contato com o material, o feixe de laser derrete rapidamente a superfície para formar um buraco. A partir do ponto de contato inicial, o laser se move em uma direção programada que corta totalmente o material ou cria o efeito desejado. Ao mesmo tempo, o material derretido é soprado por um fluxo de ar de alta velocidade.
O corte a laser é um método de corte térmico que geralmente produz cortes suaves com excelente qualidade, alta precisão e desperdício mínimo de material. Comparado com os métodos de corte tradicionais, o corte a laser cria fendas mais estreitas, o que ajuda a economizar mais partes do material.
Tipos de corte a laser
O corte a laser pode ser categorizado em quatro categorias: vaporização a laser, fusão a laser, O2 corte a laser e gravação a laser com fratura controlada.
1. Vaporização a laser
A vaporização a laser usa um feixe de laser de alta densidade de energia para aquecer o material. Após o contato, a temperatura do material sobe rapidamente até seu ponto de ebulição e o material começa a vaporizar em vapor. Como esses vapores são rapidamente ejetados, forma-se um corte no material.
Este tipo de corte a laser requer uma grande quantidade de potência e densidade de potência e é usado principalmente para cortar materiais metálicos extremamente finos e materiais não metálicos, como papel, tecido, madeira, plástico e borracha.
2. Fusão a laser
A fusão a laser usa um feixe de laser para aquecer o material rapidamente e gás não oxidante (como Ar, He, N, etc.) O gás não oxidante é pulverizado através do bocal a alta pressão junto com o feixe, o que permite que o material descarregue instantaneamente ao entrar em contato com o feixe.
A fusão a laser não vaporiza completamente o metal e requer apenas 1/10 da energia necessária para vaporização a laser. Este tipo de corte a laser é usado principalmente para cortar materiais que não são facilmente oxidados ou metais ativos, como aço inoxidável, titânio, alumínio e suas ligas.
3. Um2 corte a laser
O2 corte a laser usa um feixe de laser para aquecer o material rapidamente e O2, um gás oxidante, para descarregar o material fundido. Eu não2 No corte a laser, o gás oxidante interage com o material para causar uma reação de oxidação, que emite uma grande quantidade de calor. Então, o óxido fundido e o material fundido são soprados para fora da zona de reação, resultando em um corte no material. Nesse sentido, Ó2 O corte a laser é semelhante ao corte de oxiacetileno.
Como a reação de oxidação no processo de corte gera muito calor, a energia necessária para o corte com oxigênio a laser é apenas metade da energia necessária para a fusão a laser, e a velocidade de corte é significativamente maior do que a vaporização a laser e a fusão a laser.
O2 O corte a laser é usado principalmente para materiais metálicos que podem ser facilmente oxidados, como aço carbono, aço titânio e aço tratado termicamente.
4. Gravação a laser com fratura controlada
A gravação a laser usa um feixe de laser de alta densidade de energia para escanear a superfície de um material metálico para produzir uma série de pequenas ranhuras, também chamadas de “linhas de riscadura”. Então, uma certa quantidade de pressão controlada é aplicada à superfície, fazendo com que o material rache ao longo das linhas de riscadura.
A gravação a laser é usada principalmente para produzir wafers semicondutores, luzes LED e outros produtos que exigem controle fino e precisão microscópica. Como tal, os lasers usados para gravação a laser são geralmente lasers Q-switched e CO2 lasers.
Funcionalidades
Comparado com outros métodos de corte térmico, o corte a laser é um processo geral mais rápido e oferece qualidade de corte superior. O corte a laser tem os seguintes benefícios:
1. Qualidade de corte superior: Devido à alta densidade de energia e precisão do ponto de contato do laser, o corte a laser produz melhores resultados.
uma. O corte a laser cria uma incisão extremamente estreita. A largura de corte produzida pelo corte a laser é inferior a 0.001 polegada e a precisão dimensional é excepcionalmente precisa em cerca de ± 0.0005 polegada.
b. O corte a laser cria bordas extremamente suaves, o que significa que pode ser usado como a última etapa da produção sem a necessidade de processamento mecânico adicional.
c. O corte a laser cria deformação mínima na peça de trabalho e dificilmente afeta o material próximo ao corte. A forma da fenda também é consistentemente retangular.
2. Alta eficiência de corte: Todo o processo de corte a laser pode ser totalmente controlado por CNC sem a necessidade de qualquer trabalho manual. Durante uma operação de corte a laser, os usuários só precisam configurar o sistema de controle de movimento. As configurações podem ser aplicadas para diferentes formas. Além disso, as máquinas de corte a laser podem ser equipadas com várias mesas de trabalho CNC, o que melhora significativamente a eficiência ao trabalhar com peças grandes ou múltiplas.
3. Velocidade de corte rápida: Um laser com potência de 1200 W pode atingir uma velocidade de corte de 600 cm/min ao cortar uma chapa de aço baixo carbono de 2 mm de espessura. Um laser de mesma potência pode atingir uma velocidade de corte de 1200 cm/min ao cortar uma placa de resina de polipropileno de 5 mm de espessura. O material não precisa ser fixado e fixado durante o processo de corte a laser, o que pode evitar danos às ferramentas utilizadas e reduzir o tempo necessário para carregar e descarregar peças.
4. Corte a laser sem contato: O maçarico de corte não tem nenhum contato com a peça de trabalho, o que garante zero ou mínimo desgaste das ferramentas utilizadas. Além disso, não há necessidade de alterar nenhuma ferramenta para processar diferentes peças e formas. Os usuários simplesmente precisam alterar os parâmetros de saída do laser. O processo de corte a laser também produz baixo ruído, pequena vibração e nenhuma poluição.
5. Amplo escopo de aplicação: Comparado com o corte oxiacetileno e o corte a plasma, o corte a laser é adequado para uma ampla gama de materiais, incluindo metais e não metais, bem como materiais compostos à base de metal e não metálicos. Diferentes materiais têm níveis variados de adequação para corte a laser devido às suas diferentes propriedades termofísicas.
Aplicações
A maioria dos cortadores a laser hoje são controlados por programas CNC ou transformados em robôs automatizados. Como tal, o corte a laser é adequado para quase todos os materiais para criar todos os tipos de formas, tanto bidimensionais quanto tridimensionais.
No campo da fabricação de automóveis, o corte a laser é amplamente utilizado para cortar curvas complexas, como chapas de carroceria, capôs, telhados, janelas de carros, tubos, componentes de airbags e várias outras peças. No campo aeroespacial, a tecnologia de corte a laser é usada para cortar peças especiais de aviação, como tubos de chama de motores, estruturas de aeronaves, painéis de asas traseiras, rotores de helicópteros e muito mais.
A tecnologia de corte a laser também é amplamente utilizada para materiais não metálicos. O corte a laser pode ser usado não apenas para materiais com alta dureza e fragilidade, como nitreto de silício, cerâmica e quartzo, mas também para materiais flexíveis, como tecido, papel, placas de plástico e borracha.
Tendências futuras
1. O corte a laser continuará a impulsionar a revolução industrial.
O corte a laser trouxe inúmeros benefícios econômicos para fabricantes novos e antigos. Seu componente central, a fonte de luz laser, é um componente importante que determina a capacidade de corte de um cortador a laser.
Nos últimos 40 anos desde a início do cortador a laser, o desenvolvimento tecnológico mais importante com fontes de luz laser é a substituição das máquinas de corte a laser de CO2 por corte a laser de fibra.
Se você perguntar se haverá uma nova fonte de luz laser que seja mais barata que os lasers de fibra, tenha melhor desempenho e forneça um feixe mais fino, a resposta sem dúvida é sim. Mas se você perguntar que tipo de laser seria, seria impossível dar uma resposta precisa agora. Escusado será dizer que as fontes de luz laser são obrigadas a ver vários desenvolvimentos no futuro.
2. Lasers de fibra de alta potência se tornarão uma força predominante no mercado de máquinas de corte a laser.
Máquinas de corte de fibra óptica de várias faixas de potência deram início a uma grande era para a fabricação. Essas máquinas de corte a laser vêm em diferentes formas e tamanhos, cada uma com seus próprios casos de uso. No entanto, se você pensar em qual tipo de máquina de corte a laser seria a mais usada em todos os setores no futuro, o laser de fibra de alta potência é a aposta mais segura.
Essas máquinas estão trazendo maior potência, maior precisão e maior capacidade de corte para a tecnologia de corte a laser e terão um enorme impacto no mercado de corte a laser, de acordo com especialistas do setor, acadêmicos e usuários.
Assim, um grande número de fabricantes de máquinas de corte a laser de fibra de alta potência são obrigados a inaugurar uma concorrência de mercado acirrada, em última análise, para o benefício dos consumidores. Isso impulsionará os limites em termos de controle de qualidade e padrões de fabricação em um futuro próximo, onde apenas empresas com excelente qualidade de produto, foco contínuo em P&D e domínio das principais tecnologias competitivas podem permanecer no topo.
3. A era da inteligência está chegando.
Desenvolvimentos tecnológicos em todo o mundo, como a “Indústria 4.0” da Alemanha e a crescente adoção de fábricas inteligentes na China são indicações claras de uma coisa: a quarta revolução industrial está chegando. E com isso, uma era de fabricação inteligente chegará à indústria de corte a laser. Isso inclui a integração em massa de tecnologia de rede, tecnologia de comunicação e software de computador com máquinas de corte a laser CNC de alta precisão.
Em linha com isso, o desenvolvimento de máquinas automatizadas de corte a laser melhorou significativamente a capacidade de produção e automação das oficinas de chapas metálicas. Como um meio de precisão, as máquinas de corte a laser inevitavelmente usarão recursos de comunicação de rede caseiros para se comunicar com várias máquinas em fábricas de chapas metálicas, incluindo linhas de desenrolamento de chapas, máquinas de dobra, máquinas de puncionamento CNC, unidades de solda (rebitagem), máquinas de jateamento e linhas de revestimento.
Outros equipamentos incorporados em um plano de produção unificado, tarefa e sistema de gerenciamento de avaliação também se tornarão cruciais para o gerenciamento de uma oficina de chapas metálicas. Como resultado, um grande número de máquina de corte a laser os fabricantes se transformarão gradualmente em empreiteiros de fabricação de chapas metálicas no futuro.
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