O que torna o corte a laser tão versátil? Este artigo explora quatro métodos principais de corte a laser: corte por fusão, corte por vaporização, corte controlado por fratura e corte por fusão por oxidação. Ao compreender as vantagens e aplicações únicas de cada método, os leitores podem determinar a melhor abordagem para os seus requisitos específicos de material e corte. Mergulhe para saber como estas técnicas transformam as matérias-primas com precisão e eficiência.
O corte a laser é um método de maquinação sem contacto que oferece um elevado controlo da energia e da densidade.
O feixe de laser é focado para formar um ponto de luz de alta densidade de energia, e tem muitas vantagens quando utilizado no processo de corte. O corte a laser utiliza principalmente quatro métodos de corte diferentes para lidar com várias situações.
O corte por fusão a laser funde parcialmente a peça de trabalho e ejecta o material fundido através do fluxo de ar. Devido ao facto de a transferência de material ocorrer apenas no seu estado líquido, o processo é designado por corte por fusão a laser. O feixe de laser é acompanhado por um gás de corte inerte de alta pureza que faz com que o material fundido saia da ranhura, e o gás em si não participa no corte.
O corte por fusão a laser atinge uma velocidade de corte mais elevada do que a gaseificação porque a energia necessária para a gaseificação é normalmente superior à energia necessária para fundir o material. No corte por fusão a laser, o feixe de laser é apenas parcialmente absorvido. A velocidade máxima de corte aumenta com a potência do laser e diminui com o aumento da espessura da chapa e da temperatura de fusão do material.
Quando a potência do laser é inferior a um determinado nível, o fator limitante é a pressão do ar na ranhura e a condutividade térmica do material. O corte por fusão a laser pode criar uma incisão não-oxidante para o ferro, o aço e o titânio, uma vez que há fusão, mas não pode atingir a densidade de potência laser necessário para a gaseificação. Para materiais de aço, este valor é da ordem dos 104W/cm2 a 105W/cm2.
No processo de laser Na gaseificação, a temperatura da superfície do material aumenta para o ponto de ebulição tão rapidamente que evita a fusão causada pela condução do calor. Parte do material vaporiza-se em vapor, enquanto outra parte é soprada pelo fluxo de gás auxiliar a partir do fundo da fenda. Este processo requer uma potência laser muito elevada. Para evitar que o vapor do material se condense na parede da fenda, a espessura do material não deve exceder o diâmetro do feixe laser.
Este processo só é adequado para aplicações em que é necessário evitar a remoção de material fundido. É utilizado apenas em pequenas áreas para ligas ferrosas e não pode ser utilizado para materiais como a madeira e certas cerâmicas que não têm estado fundido e, por conseguinte, são menos susceptíveis de provocar a condensação do material. Para além disso, estes materiais requerem normalmente uma incisão mais espessa.
No corte por gaseificação a laser, a focalização óptima do feixe depende da espessura do material e da qualidade do feixe. A potência do laser e o calor de gaseificação têm apenas um certo efeito na posição óptima de focagem. No caso de uma espessura de chapa inferior a um determinado número, a velocidade máxima de corte é inversamente proporcional à temperatura de gaseificação do material. A densidade de potência laser necessária é superior a 108W/cm2 e depende do material, da profundidade de corte e da posição de focagem do feixe.
Sob certas espessuras de chapa, a velocidade máxima de corte é limitada pela velocidade do jato de gás.
O corte controlado por fratura através do aquecimento por feixe de laser é um método de corte de alta velocidade e controlável para materiais frágeis propensos a danos por calor.
O conteúdo principal deste processo de corte envolve o feixe de laser que aquece uma pequena área do material frágil, causando um grande gradiente térmico e uma grave deformação mecânica na região, o que leva à fissuração do material. Desde que o gradiente de aquecimento equilibrado seja mantido, o feixe de laser pode guiar as fissuras em qualquer direção desejada.
O corte por fusão utiliza normalmente um gás inerte. Se for utilizado oxigénio ou outro gás reativo, o material é iluminado sob a irradiação do raio laser e reage quimicamente com o oxigénio, produzindo outra fonte de calor que aquece ainda mais o material. Este processo é designado por corte por fusão por oxidação.
Devido a este efeito, a velocidade de corte para a mesma espessura de aço estrutural é mais rápida do que a do corte por fusão, mas as incisões de corte podem ser piores. Pode produzir costuras de corte mais largas, rugosidade óbvia, aumento das zonas de impacto térmico e pior qualidade das arestas.
Laser corte por chama não é adequado para maquinar modelos de precisão e cantos afiados, pois existe o risco de queimar os cantos afiados. O laser de modo pulsado pode ser utilizado para limitar o efeito do calor, e a potência do laser determina a velocidade de corte.
No caso de uma determinada potência laser, os factores limitantes são o fornecimento de oxigénio e a condutividade térmica do material.
Estes são os quatro métodos mais utilizados para corte a lasere os utilizadores podem determinar o plano de corte com base na potência do equipamento de corte, nos requisitos de processamento e nas características do material.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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