Você já se perguntou como os lasers podem cortar o metal como uma faca quente na manteiga? Este artigo mergulha no fascinante mundo do corte a laser, concentrando-se na função crucial da posição do foco. Descubra como o ajuste desse fator-chave pode mudar tudo, desde a precisão dos cortes até a qualidade do produto final. Prepare-se para conhecer os segredos por trás da obtenção de cortes sempre perfeitos!
O corte a laser é uma aplicação essencial da tecnologia a laser na fabricação de metais. Esse processo utiliza um feixe de laser de alta potência, normalmente CO2 ou laser de fibra, focalizado por meio de uma lente de precisão na superfície do material. A energia intensa e concentrada aquece rapidamente o material até seu ponto de fusão ou vaporização, criando uma zona de corte localizada.
Ao mesmo tempo, um fluxo coaxial de gás auxiliar de alta pressão (como nitrogênio, oxigênio ou ar comprimido, dependendo do material e do resultado desejado) é direcionado para a zona de corte. Esse gás tem várias finalidades: expulsa o material fundido do corte, evita a oxidação em alguns casos e proporciona resfriamento adicional. A escolha do gás de assistência influencia significativamente a qualidade do corte, a velocidade e as características da borda.
O processo de corte é obtido por meio do movimento sincronizado do feixe de laser e da peça de trabalho em relação um ao outro, seguindo um caminho predeterminado. Esse movimento é normalmente controlado por sistemas CNC (Controle Numérico Computadorizado), permitindo a criação de geometrias complexas e precisas com o mínimo de desperdício de material. As máquinas de corte a laser avançadas podem atingir tolerâncias de ±0,1 mm e velocidades de corte de até 20 m/min para chapas finas, o que torna essa tecnologia indispensável para aplicações de fabricação de alta precisão e alto volume.
O corte a laser é um processo complexo que envolve a operação sinérgica do mecanismo de movimento, do sistema de controle, da fonte de laser e do cabeçote de corte. A qualidade e a eficiência do processo de corte são influenciadas por vários parâmetros provenientes desses quatro componentes principais.
Os principais fatores que afetam o desempenho do corte incluem:
Características do feixe:
Parâmetros do laser:
Ótica de focalização:
Dinâmica de corte:
Propriedades do material:
Entre esses fatores, a posição do foco é particularmente importante. O ajuste da posição do foco altera o diâmetro do feixe incidente na superfície da peça de trabalho e o ângulo de incidência do feixe dentro do corte. Essas mudanças afetam significativamente a formação do corte, a reflexão do feixe dentro do corte e, por fim, a largura do corte.
A largura do corte é um parâmetro crucial que influencia várias métricas de qualidade de corte, inclusive:
A otimização desses fatores requer uma compreensão abrangente de suas interdependências e de seus efeitos sobre o material específico que está sendo processado. Os sistemas avançados de corte a laser geralmente empregam algoritmos de controle adaptativo para ajustar dinamicamente esses parâmetros em tempo real, garantindo uma qualidade de corte consistente em diferentes espessuras e composições de material.
A posição de foco (Z) é um parâmetro crítico no corte a laser que define a distância entre o ponto focal do feixe de laser e a superfície superior do material que está sendo cortado. Esse posicionamento influencia significativamente a eficiência, a qualidade e o desempenho geral do processo de corte.
Na terminologia de corte a laser:
A posição ideal do foco varia de acordo com fatores como tipo de material, espessura, velocidade de corte e qualidade de corte desejada. O ajuste adequado do foco é fundamental para obter cortes limpos e precisos e maximizar a capacidade de corte do laser.
Um diagrama esquemático que ilustra essas posições de foco é apresentado abaixo:
Compreender e controlar a posição do foco é essencial para otimizar as operações de corte a laser, pois afeta diretamente a intensidade do feixe na zona de corte, a largura do corte e a qualidade geral do corte.
A figura a seguir mostra a relação de variação entre a posição do foco (Z) e a largura (W) da parte superior da costura de corte do material de processamento.
Quando o foco está na superfície da placa, a largura do corte é a mais estreita.
À medida que a posição do foco muda, seja ela positiva ou negativa desfocagemSe o corte for feito em uma área maior, a largura do corte aumentará.
O grau de ampliação da largura do corte varia de acordo com a distância focal da lente do cabeçote de corte e a profundidade focal. Em geral, quanto menor a distância focal e quanto menor a profundidade focal, maior a variação na largura do corte com a posição focal.
Antes de cortar qualquer material, é necessário ajustar a distância entre o foco e o material.
Normalmente, a escolha da posição de foco será diferente dependendo do tipo de material que está sendo cortado, portanto, é fundamental selecioná-la adequadamente.
Quando o foco estiver posicionado acima do material de corte, o feixe de luz se espalhará e se difundirá na costura de corte após atingir a superfície do material. Isso fará com que a parte inferior do corte seja maior do que a parte superior.
Esse tipo de foco é adequado para o corte oxidativo, como o corte com oxigênio do aço carbono, pois permite que o oxigênio alcance a parte inferior da peça de trabalho e participe de uma reação de oxidação suficiente. Além disso, o corte maior na parte inferior também ajuda a remover a escória.
Para o corte com oxigênio do aço carbono, um maior desfoco positivo dentro de uma determinada faixa resultará em um tamanho de ponto maior na superfície do material, bem como em uma superfície de corte mais brilhante e suave. No entanto, além de uma determinada faixa, a energia da parte inferior pode não ser suficiente, o que pode resultar em corte impermeável ou escória suspensa na parte inferior.
Laser de 2KW - foco positivo cortando aço carbono de 15 mm com oxigênio
O corte com foco negativo envolve o posicionamento do foco dentro da placa, garantindo assim que a parte inferior do corte tenha densidade de energia suficiente.
O corte é mais largo na parte superior e mais estreito na parte inferior, com a parte superior apresentando uma amplitude de corte maior, o que melhora a fluidez da massa fundida. Entretanto, a parte inferior tem uma largura de corte menor e requer um fluxo de ar maior.
O desfoque negativo é normalmente usado quando corte com ar ou nitrogênio.
Laser de 6kW - foco negativo cortando aço inoxidável de 10 mm com nitrogênio
Durante o corte com foco zero, o menor tamanho de ponto pode ser obtido na superfície da chapa. Isso resulta em uma faixa de fusão relativamente estreita e um corte menor, o que o torna adequado para o corte de alta precisão de materiais finos.
Laser de 2KW - foco zero cortando latão de 1 mm com nitrogênio
Características de corte e escopo de aplicação de diferentes posições de foco
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Posição de foco | Características de corte |
Escopo de aplicação |
 Foco positivo | A fenda na parte inferior da placa é maior do que a da parte superior, o que ajuda a parte inferior a participar da reação de oxidação total e da descarga de escória. | Corte com oxigênio de aço carbono |
 Foco negativo | O foco está dentro da placa, e a costura de corte da parte superior da placa é maior, o que garante que a parte inferior tenha densidade de energia suficiente. | Corte com nitrogênio/ar de aço inoxidável, aço carbono, aço galvanizado, alumínio e cobre |
 Foco zero | A fenda é a mais estreita e a precisão da usinagem é alta | Corte de chapas/folhas
Corte de precisão |
Nos últimos anos, a faixa de potência dos lasers de fibra tem aumentado anualmente, e aplicações de corte a laser mudaram de quilowatts para 10.000 watts.
Nossa fábrica de lasers vem explorando continuamente a aplicação de lasers de alta potência e desenvolveu uma saída de laser HBF (modo plano de alto brilho) exclusiva. Essa saída garante uma excelente qualidade de corte para chapas grossas e, ao mesmo tempo, atende à necessidade de um corte fino eficiente. corte de chapas.
Foco positivo no corte de aço doce com oxigênio
Foco negativo em corte de aço inoxidável com oxigênio
Em aplicações de corte reais, é necessário selecionar a posição de foco apropriada de acordo com os requisitos de corte específicos.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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