O que é o corte a laser? Definição, tipos, caraterísticas, utilizações

Definição

Laser cde corte é um método de corte térmico que utiliza um feixe de laser de alta densidade de potência para irradiar o material a cortar, fazendo com que o material aqueça rapidamente e atinja o ponto de ignição, para depois derreter, ablacionar, vaporizar e evaporar para formar orifícios. À medida que o feixe se move através do material, os orifícios crescem para formar fendas mais estreitas e, ao mesmo tempo, o material fundido é soprado pelo gás de trabalho de alta pressão para completar um corte suave e limpo.

Princípio

O laser utiliza a excitação de substâncias para gerar um feixe. Este feixe tem uma temperatura elevada. Ao entrar em contacto com o material, pode derreter rapidamente na superfície do material para formar um furo. De acordo com o movimento do ponto de registo, o corte é formado. Em comparação com o método de corte tradicional, o método de corte tem uma folga menor e pode economizar a maior parte do material. No entanto, a análise é definida de acordo com o efeito de corte. O material que é cortado de acordo com o laser tem um efeito de corte satisfatório e alta precisão. Para além das vantagens do laser, este também é incomparável com os métodos de corte comuns.

Tipos

O corte a laser divide-se em quatro categorias: corte por vaporização, corte por fusão, corte por oxigénio, traçado e fratura controlada.

1. Corte por vaporização a laser

Utilizando um feixe de laser de alta densidade energética para aquecer a peça de trabalho, a temperatura aumenta rapidamente, atinge o ponto de ebulição do material num espaço de tempo muito curto e o material começa a vaporizar para formar vapor. A velocidade de ejeção destes vapores é muito grande e, ao mesmo tempo que os vapores são ejectados, forma-se um corte no material. O calor de vaporização dos materiais é geralmente muito grande, pelo que a vaporização e o corte a laser requerem muita potência e densidade de potência.

O corte por vaporização é utilizado principalmente para materiais metálicos extremamente finos e materiais não metálicos (como papel, tecido, madeira, plástico e borracha, etc.).

2. Corte por fusão a laser

No corte por fusão, o material metálico é derretido por aquecimento a laser e, em seguida, o gás não oxidante (Ar, He, N, etc.) é pulverizado através do bocal coaxial com o feixe, e o metal líquido é descarregado pela forte pressão do gás para formar um corte. O corte por fusão a laser não precisa de vaporizar completamente o metal, e a energia necessária é apenas 1/10 do corte por vaporização.

O corte por fusão é utilizado principalmente para materiais que não são facilmente oxidados ou metais activos, como o aço inoxidável, o titânio, o alumínio e as suas ligas.

3. Corte a laser a oxigénio

O princípio do corte a oxigénio por laser é semelhante ao do corte oxiacetilénico. Utiliza um raio laser como fonte de calor de pré-aquecimento e um gás ativo, como o oxigénio, como gás de corte. Por um lado, o gás soprado interage com o metal de corte para provocar uma reação de oxidação e emitir uma grande quantidade de calor de oxidação; por outro lado, o óxido fundido e a fusão são soprados para fora da zona de reação para formar um corte no metal. Uma vez que a reação de oxidação no processo de corte gera muito calor, a energia necessária para o corte a laser com oxigénio é apenas 1/2 do corte por fusão e a velocidade de corte é muito mais rápida do que o corte por vaporização e o corte por fusão. O corte a laser com oxigénio é utilizado principalmente para materiais metálicos facilmente oxidáveis, como o aço carbono, o aço titânio e o aço tratado termicamente.

4. Traçado a laser e fratura controlada

A traçagem a laser utiliza um laser de alta densidade de energia para digitalizar a superfície do material frágil, de modo a que o material seja aquecido para evaporar uma pequena ranhura e, em seguida, aplique uma certa pressão, o material frágil irá rachar ao longo da pequena ranhura. Os lasers para a marcação são geralmente lasers Q-switched e de CO2.

O controlo da fratura consiste na utilização da distribuição acentuada da temperatura gerada pela ranhura a laser, que gera tensões térmicas locais no material frágil e quebra o material ao longo da pequena ranhura.

Caraterísticas

Em comparação com outros métodos de corte térmico, o corte a laser apresenta uma velocidade de corte rápida e uma elevada qualidade. Resumem-se especificamente aos seguintes aspectos.

1. Boa qualidade de corte

Devido ao pequeno ponto de corte, alta densidade de energia e velocidade de corte rápida, pode obter alta qualidade de corte.

a. A incisão de corte é estreita, ambos os lados da fenda são paralelos e perpendiculares à superfície, e a precisão dimensional das peças cortadas pode atingir ±0,05mm.

b. A superfície de corte é lisa e limpa, a rugosidade da superfície é de apenas dezenas de microns, sem processamento mecânico, e as peças podem ser usadas diretamente.

c. Depois de o material ser cortado a laser, a largura da zona afetada pelo calor é muito pequena, o desempenho do material perto da fenda quase não é afetado e a deformação da peça de trabalho é pequena, a precisão de corte é elevada, a geometria da fenda é boa e a forma da secção transversal da fenda é mais retangular regular.

2. Elevada eficiência de corte

Devido às caraterísticas de transmissão, o cortador a laser está geralmente equipado com várias mesas de trabalho CNC, e todo o processo de corte pode ser totalmente controlado por CNC. Durante o funcionamento, só é necessário alterar o programa de controlo numérico, podendo ser aplicado ao corte de peças de diferentes formas, tanto no corte bidimensional como no corte tridimensional.

3. Velocidade de corte rápida

Utilizando um laser com uma potência de 1200W para cortar uma placa de aço de baixo carbono com 2mm de espessura, a velocidade de corte pode atingir 600cm/min; cortando uma placa de resina de polipropileno com 5mm de espessura, a velocidade de corte pode atingir 1200cm/min. O material não precisa de ser preso e fixado durante o corte, o que permite não só poupar ferramentas, mas também poupar tempo auxiliar de carga e descarga.

4. Corte sem contacto

A tocha de corte não tem contacto com a peça de trabalho e não há desgaste da ferramenta. Para processar peças de diferentes formas, não há necessidade de mudar a "ferramenta", basta alterar os parâmetros de saída do laser. O processo de corte tem baixo ruído, pequena vibração e nenhuma poluição.

5. Existem muitos tipos de materiais de corte

Em comparação com o corte oxiacetilénico e o corte por plasma, existem muitos tipos de materiais que podem ser cortados a laser, incluindo materiais metálicos, não metálicos, materiais compósitos à base de metal e não metálicos, couro, madeira e fibra. Mas os diferentes materiais, devido às suas diferentes propriedades termofísicas e diferentes taxas de absorção de lasers, apresentam uma adaptabilidade diferente ao corte a laser.

Aplicações

A maioria dos cortadores a laser são controlados por programas CNC ou transformados em robots de corte. Sendo um método de processamento preciso, o laser pode cortar quase todos os materiais, incluindo o corte bidimensional ou o corte tridimensional de placas metálicas finas.

No domínio do fabrico de automóveis, a tecnologia de corte de curvas espaciais, como as janelas da capota do automóvel, tem sido amplamente utilizada. A empresa alemã Volkswagen utiliza um laser com uma potência de 500 W para cortar chapas de carroçaria com formas complexas e várias peças curvas. No domínio aeroespacial, a tecnologia laser é utilizada para cortar materiais especiais de aviação, tais como ligas de titânio, ligas de alumínio, ligas de níquel, ligas de crómio, aço inoxidável, óxido de berílio, materiais compósitos, plásticos, cerâmica e quartzo. As peças aeroespaciais cortadas a laser incluem o tubo de chama do motor, o invólucro de paredes finas de liga de titânio, a estrutura da aeronave, a pele de liga de titânio, a treliça da asa, o painel da asa traseira, o rotor principal do helicóptero, a telha cerâmica de isolamento térmico do vaivém espacial, etc.

A tecnologia de corte a laser também é utilizada no domínio dos materiais não metálicos. Não só pode cortar materiais com alta dureza e fragilidade, como nitreto de silício, cerâmica, quartzo, etc.; mas também pode cortar e processar materiais flexíveis, como tecido, papel, placas de plástico, borracha, etc., como cortar roupas com laser, pode economizar roupas10 % ～ 12%, melhorar a eficiência em mais de 3 vezes.

Tendências

1. A máquina de corte a laser continuará a revolução dos produtos da época.

A fonte de laser é o componente central do cortador e também um indicador importante que determina o tipo e a capacidade de corte de um cortador a laser. É evidente que as futuras mudanças nos cortadores a laser também ocorrerão nas fontes de laser. Como já foi referido, a substituição de CO2 lamáquina de corte de serra O cortador a laser de fibra é a revolução tecnológica mais importante nos 40 anos desde o nascimento do cortador a laser, que trouxe benefícios económicos que marcaram época aos fabricantes e aos novos e antigos utilizadores neste domínio. Assim, no futuro, haverá uma nova fonte de luz que seja mais barata do que os lasers de fibra, tenha um melhor desempenho, um modo de feixe mais excelente, uma taxa de conversão electro-ótica mais elevada ou um custo global mais baixo? A resposta é, obviamente, sim. Então pergunte: que tipo de laser? Naturalmente, é impossível dar uma resposta exacta neste momento. A ciência e a tecnologia por vezes vacilam, por vezes milhares de quilómetros por dia.

2. O laser de fibra de alta potência se tornará a principal força no mercado de corte a laser.

Atualmente, as máquinas de corte por fibra ótica de várias gamas de potência registaram um grande desenvolvimento. No entanto, onde está a potência principal das máquinas de corte a laser no futuro? Embora as máquinas em cada faixa de potência tenham seu próprio uso, mas a família de lasers que começou com lasers de fibra de alta potência e desencadeou a revolução global da tecnologia laser, considera maior potência, maior precisão e maior capacidade de corte como uma das importantes direções de desenvolvimento de cortador a laser de fibra. A BOGONGCNC lançou recentemente uma máquina de corte a laser de ultra-alta velocidade de 15KW fibra máquina de corte a laserque alcançou um avanço sem precedentes na velocidade de corte e espessura de corte, o que atraiu a atenção da indústria. Será que isso contém a tendência de desenvolvimento futuro dos cortadores a laser? Vale a pena esperar por especialistas da indústria, académicos e amigos utilizadores. Além disso, podemos estar confiantes de que, num futuro próximo, muitos fabricantes nacionais e estrangeiros de cortadores a laser de fibra darão início a uma feroz concorrência no mercado. Apenas as empresas com excelente qualidade de produto, foco contínuo no investimento em P&D e domínio das principais tecnologias competitivas podem fazê-lo e ser invencíveis.

3. A era da inteligência está a chegar.

Quer se trate da Indústria 4.0 na Alemanha ou do fabrico inteligente na China, a quarta revolução industrial no domínio industrial está a chegar. Enquanto empresa de alta precisão Máquina de corte a laser CNCO cortador a laser irá certamente acompanhar o ritmo dos tempos e voar com a tecnologia. O desenvolvimento da automação do cortador a laser melhorou muito a capacidade de produção e o nível de automação da oficina de chapas metálicas.

No futuro, nesta base, está a nascer uma era de fabrico inteligente de cortadores a laser nos domínios da tecnologia de rede, da tecnologia de comunicação, da tecnologia de software informático e noutros domínios. É previsível que, como meio de corte de precisão de chapas metálicas, utilize inevitavelmente as suas próprias capacidades de comunicação em rede para comunicar com a linha de desenrolamento de chapas da fábrica, a máquina de dobragem, a máquina de perfuração CNC, a unidade de junção de soldadura (rebitagem), a linha de jato de areia e de revestimento. Outros equipamentos, integrados num plano de produção unificado, sistema de gestão de tarefas e avaliação, tornaram-se uma parte importante do sistema de gestão da oficina de chapas metálicas. Como resultado, os fabricantes de laser transformar-se-ão gradualmente em empreiteiros de fabrico de chapas metálicas.