O laser foi usado pela primeira vez para cortar na década de 1970. Na linha de produção industrial moderna, o corte a laser é mais utilizado em chapas metálicas, plásticos, vidros, cerâmicas, semicondutores, têxteis, madeira e papel e outros materiais de processamento.
Nos próximos anos, a aplicação de corte a laser no campo da usinagem de precisão e micro-usinagem também alcançará um crescimento substancial.
Corte a laser
Quando o raio laser focalizado atingir a peça de trabalho, a temperatura da área irradiada aumentará bruscamente para derreter ou vaporizar o material. Uma vez que o raio laser penetra na peça de trabalho, o processo de corte começa: o raio laser se move ao longo da linha de contorno enquanto derrete o material. Normalmente um jato de ar é usado para soprar o derretimento da incisão, deixando uma estreita distância entre a parte de corte e a moldura da placa, que é quase tão larga quanto o raio laser focado.
Corte de chamas
O corte de chama é um processo padrão usado ao cortar aço leve, usando oxigênio como gás de corte. O oxigênio é pressurizado até 6 bar e depois soprado na incisão. Lá, o metal aquecido reage com oxigênio: começa a queimar e oxidar. A reação química libera uma grande quantidade de energia (até cinco vezes a energia laser) para auxiliar o raio laser no corte.
Corte de fusão
O corte de derretimento é outro processo padrão utilizado ao cortar o metal. Também pode ser usado para cortar outros materiais fusíveis, como cerâmica.
Nitrogênio ou argônio é usado como gás de corte, e gás com uma pressão de 2-20 bar é soprado através da incisão. Argônio e nitrogênio são gases inertes, o que significa que eles não reagem com o metal derretido na incisão, mas apenas sopram-nos para o fundo. Ao mesmo tempo, o gás inerte pode proteger a vanguarda da oxidação do ar.
Corte de ar comprimido
O ar comprimido também pode ser usado para cortar placas finas. Pressão de ar para 5-6 bar é suficiente para explodir o metal derretido na incisão. Uma vez que quase 80% do ar é nitrogênio, o corte de ar comprimido é basicamente um corte de fusão.
Corte assistido por plasma
Se os parâmetros forem selecionados corretamente, as nuvens de plasma aparecerão na incisão assistida pelo plasma e no corte. A nuvem de plasma é composta de vapor metálico ionizado e gás de corte ionizado. A nuvem de plasma absorve a energia do laser de CO2 e a transforma na peça de trabalho, de modo que mais energia seja acoplado à peça de trabalho, e o material derreta mais rápido, resultando em corte mais rápido. Portanto, este processo de corte também é chamado de corte de plasma de alta velocidade.
A nuvem de plasma é realmente transparente para o laser sólido, de modo que o derretimento e corte assistidos por plasma só pode usar laser de CO2.
Corte de vaporização
O corte de vaporização evapora o material, minimizando o efeito térmico nos materiais circundantes o máximo possível. O efeito acima pode ser alcançado usando o processamento contínuo de laser de CO2 para evaporar materiais com baixo calor e alta absorção, como pelídas plásticas finas e materiais infundíveis, como madeira, papel e espuma.
Lasers de pulso ultracurto permitem que esta tecnologia seja aplicada a outros materiais. Os elétrons livres no metal absorvem o laser e aquecem violentamente. O pulso laser não reage com as partículas derretidas e plasma, o material sublima diretamente, e não há tempo para transferir energia para os materiais circundantes na forma de calor. Quando o pulso picosegundo abla o material, não há efeito térmico óbvio, não há derretimento e formação de rebarbas.
Parâmetros: ajustar o processo de processamento
Muitos parâmetros afetam o processo de corte a laser, alguns dependem do desempenho técnico da ferramenta laser e máquina, enquanto outros são variáveis.
Grau de Polarização
O grau de polarização indica qual porcentagem da luz laser é convertida. O grau típico de polarização é geralmente em torno de 90%. Isso é suficiente para cortes de alta qualidade.
Diâmetro do foco
O diâmetro focal afeta a largura da incisão, e o diâmetro focal pode ser alterado alterando a distância focal da lente focal. Um diâmetro focal menor significa uma incisão mais estreita.
Posição de foco
A posição focal determina o diâmetro do feixe e a densidade de energia na superfície da peça de trabalho e a forma da incisão.
Potência laser
A potência do laser deve corresponder ao tipo de processamento, tipo de material e espessura. A potência deve ser alta o suficiente para que a densidade de energia na peça de trabalho exceda o limiar de processamento.
Modo de operação
O modo contínuo é usado principalmente para cortar contornos padrão de metais e plásticos de milímetros a centímetros de tamanho. Para derreter a perfuração ou produzir um contorno preciso, é utilizado um laser pulsado de baixa frequência.
Velocidade de corte
A potência do laser e a velocidade de corte devem coincidir entre si. Velocidades de corte muito rápidas ou muito lentas resultarão em maior rugosidade e formação de rebarbas.
Diâmetro do bocal
O diâmetro do bocal determina o fluxo e a forma do gás lançado do bocal. Quanto mais espesso o material, maior o diâmetro do jato de gás, e correspondentemente, maior o diâmetro do bocal.
Pureza e Pressão do Gás
Oxigênio e nitrogênio são frequentemente usados como gases de corte. A pureza e a pressão do ar afetam o efeito de corte.
Ao usar o corte de oxigênio, a pureza do gás precisa chegar a 99,95%. Quanto mais grossa a placa de aço, menor a pressão do gás usada.
Ao usar nitrogênio para derretimento e corte, a pureza do gás precisa atingir 99,995% (idealmente 99.999%), e é necessária maior pressão do ar para derreter e cortar placas de aço grossas.
Ficha técnica
No estágio inicial do corte a laser, os usuários devem decidir a definição dos parâmetros de processamento por si mesmos através da operação de teste. Agora, parâmetros de processamento maduros são armazenados no dispositivo de controle do sistema de corte. Para cada tipo de material e espessura, há dados correspondentes. A tabela de parâmetros técnicos permite que mesmo aqueles que não estão familiarizados com esta tecnologia operem o equipamento de corte a laser sem problemas.
Fatores de avaliação da qualidade do corte a laser
Existem muitos critérios para julgar a qualidade das bordas de corte a laser. Padrões como forma de rebarba, depressão e grãos podem ser julgados a olho nu; verticalidade, rugosidade e largura de corte precisam ser medidos com instrumentos especiais. Deposição de material, corrosão, área afetada pelo calor e deformação também são fatores importantes para medir a qualidade do corte a laser.
Perspectivas Amplas
O sucesso contínuo do corte a laser está além da maioria das outras empresas. Essa tendência continua até hoje. No futuro, as perspectivas de aplicação do corte a laser se tornarão cada vez mais amplas.
Corte a laser
Quando o raio laser focalizado atingir a peça de trabalho, a temperatura da área irradiada aumentará bruscamente para derreter ou vaporizar o material. Uma vez que o raio laser penetra na peça de trabalho, o processo de corte começa: o raio laser se move ao longo da linha de contorno enquanto derrete o material. Normalmente um jato de ar é usado para soprar o derretimento da incisão, deixando uma estreita distância entre a parte de corte e a moldura da placa, que é quase tão larga quanto o raio laser focado.
Corte de chamas
O corte de chama é um processo padrão usado ao cortar aço leve, usando oxigênio como gás de corte. O oxigênio é pressurizado até 6 bar e depois soprado na incisão. Lá, o metal aquecido reage com oxigênio: começa a queimar e oxidar. A reação química libera uma grande quantidade de energia (até cinco vezes a energia laser) para auxiliar o raio laser no corte.
Corte de fusão
O corte de derretimento é outro processo padrão utilizado ao cortar o metal. Também pode ser usado para cortar outros materiais fusíveis, como cerâmica.
Nitrogênio ou argônio é usado como gás de corte, e gás com uma pressão de 2-20 bar é soprado através da incisão. Argônio e nitrogênio são gases inertes, o que significa que eles não reagem com o metal derretido na incisão, mas apenas sopram-nos para o fundo. Ao mesmo tempo, o gás inerte pode proteger a vanguarda da oxidação do ar.
Corte de ar comprimido
O ar comprimido também pode ser usado para cortar placas finas. Pressão de ar para 5-6 bar é suficiente para explodir o metal derretido na incisão. Uma vez que quase 80% do ar é nitrogênio, o corte de ar comprimido é basicamente um corte de fusão.
Corte assistido por plasma
Se os parâmetros forem selecionados corretamente, as nuvens de plasma aparecerão na incisão assistida pelo plasma e no corte. A nuvem de plasma é composta de vapor metálico ionizado e gás de corte ionizado. A nuvem de plasma absorve a energia do laser de CO2 e a transforma na peça de trabalho, de modo que mais energia seja acoplado à peça de trabalho, e o material derreta mais rápido, resultando em corte mais rápido. Portanto, este processo de corte também é chamado de corte de plasma de alta velocidade.
A nuvem de plasma é realmente transparente para o laser sólido, de modo que o derretimento e corte assistidos por plasma só pode usar laser de CO2.
Corte de vaporização
O corte de vaporização evapora o material, minimizando o efeito térmico nos materiais circundantes o máximo possível. O efeito acima pode ser alcançado usando o processamento contínuo de laser de CO2 para evaporar materiais com baixo calor e alta absorção, como pelídas plásticas finas e materiais infundíveis, como madeira, papel e espuma.
Lasers de pulso ultracurto permitem que esta tecnologia seja aplicada a outros materiais. Os elétrons livres no metal absorvem o laser e aquecem violentamente. O pulso laser não reage com as partículas derretidas e plasma, o material sublima diretamente, e não há tempo para transferir energia para os materiais circundantes na forma de calor. Quando o pulso picosegundo abla o material, não há efeito térmico óbvio, não há derretimento e formação de rebarbas.
Parâmetros: ajustar o processo de processamento
Muitos parâmetros afetam o processo de corte a laser, alguns dependem do desempenho técnico da ferramenta laser e máquina, enquanto outros são variáveis.
Grau de Polarização
O grau de polarização indica qual porcentagem da luz laser é convertida. O grau típico de polarização é geralmente em torno de 90%. Isso é suficiente para cortes de alta qualidade.
Diâmetro do foco
O diâmetro focal afeta a largura da incisão, e o diâmetro focal pode ser alterado alterando a distância focal da lente focal. Um diâmetro focal menor significa uma incisão mais estreita.
Posição de foco
A posição focal determina o diâmetro do feixe e a densidade de energia na superfície da peça de trabalho e a forma da incisão.
Potência laser
A potência do laser deve corresponder ao tipo de processamento, tipo de material e espessura. A potência deve ser alta o suficiente para que a densidade de energia na peça de trabalho exceda o limiar de processamento.
Modo de operação
O modo contínuo é usado principalmente para cortar contornos padrão de metais e plásticos de milímetros a centímetros de tamanho. Para derreter a perfuração ou produzir um contorno preciso, é utilizado um laser pulsado de baixa frequência.
Velocidade de corte
A potência do laser e a velocidade de corte devem coincidir entre si. Velocidades de corte muito rápidas ou muito lentas resultarão em maior rugosidade e formação de rebarbas.
Diâmetro do bocal
O diâmetro do bocal determina o fluxo e a forma do gás lançado do bocal. Quanto mais espesso o material, maior o diâmetro do jato de gás, e correspondentemente, maior o diâmetro do bocal.
Pureza e Pressão do Gás
Oxigênio e nitrogênio são frequentemente usados como gases de corte. A pureza e a pressão do ar afetam o efeito de corte.
Ao usar o corte de oxigênio, a pureza do gás precisa chegar a 99,95%. Quanto mais grossa a placa de aço, menor a pressão do gás usada.
Ao usar nitrogênio para derretimento e corte, a pureza do gás precisa atingir 99,995% (idealmente 99.999%), e é necessária maior pressão do ar para derreter e cortar placas de aço grossas.
Ficha técnica
No estágio inicial do corte a laser, os usuários devem decidir a definição dos parâmetros de processamento por si mesmos através da operação de teste. Agora, parâmetros de processamento maduros são armazenados no dispositivo de controle do sistema de corte. Para cada tipo de material e espessura, há dados correspondentes. A tabela de parâmetros técnicos permite que mesmo aqueles que não estão familiarizados com esta tecnologia operem o equipamento de corte a laser sem problemas.
Fatores de avaliação da qualidade do corte a laser
Existem muitos critérios para julgar a qualidade das bordas de corte a laser. Padrões como forma de rebarba, depressão e grãos podem ser julgados a olho nu; verticalidade, rugosidade e largura de corte precisam ser medidos com instrumentos especiais. Deposição de material, corrosão, área afetada pelo calor e deformação também são fatores importantes para medir a qualidade do corte a laser.
Perspectivas Amplas
O sucesso contínuo do corte a laser está além da maioria das outras empresas. Essa tendência continua até hoje. No futuro, as perspectivas de aplicação do corte a laser se tornarão cada vez mais amplas.
