Os materiais não podem alterar sua microestrutura superficial a menos que sejam cortados. O corte a laser é uma das técnicas mais comuns de corte de materiais para usinagem. Ele facilita a criação de padrões de acordo com os projetos e os resultados desejados. Este método envolve a fusão, a queima e a vaporização de materiais na presença de um feixe de laser potente. Embora este processo seja bastante útil, é fundamental compreender as inúmeras vantagens e desvantagens do corte a laser.
O processo de corte é realizado com a ajuda de uma máquina de corte a laser. A máquina de corte a laser utiliza um feixe de laser fino para focar no material. No entanto, antes de começar a cortar, você deve ter um objetivo claro em mente, com base em seus designs ou padrões. No passado, era difícil cortar certos materiais duros usando processos convencionais. No entanto, com o advento da máquina de corte a laser, isso se tornou mais fácil.
Aqui, explicaremos tudo o que você precisa saber sobre corte a laser. Também abordaremos como funciona e as vantagens e desvantagens do corte a laser.
O que é corte a laser e como funciona?
Muitas indústrias de manufatura agora utilizam máquinas de controle numérico computadorizado para acelerar seus processos de produção. Esses dispositivos utilizam uma variedade de processos, incluindo serviços de corte a laser. Todas as máquinas de controle numérico computadorizado emitem comandos para as máquinas após converter o desenho digitalizado em uma linguagem de computador.
Essa linguagem fornece ao dispositivo as instruções necessárias para executar os designs. A conexão entre a linguagem e a máquina é análoga ao envio de uma imagem para uma impressora. Além disso, as máquinas de corte a laser funcionam da mesma forma e podem concluir designs rapidamente.
O design do produto de corte a laser permite o uso de arquivos vetoriais 2D para guiar os lasers. Ele é composto por um ressonador a laser. Este ressonador contém fibras de vidro ou, em certos casos, uma mistura gasosa de corpos cristalinos. O procedimento de corte do material utilizado pelo projetista determina o ressonador constituinte. A aplicação de energia na mistura iniciará o processo de corte. O laser é então focalizado após a mistura passar por diversas lentes espelhadas.
Como funciona o corte a laser?
Antes de nos aprofundarmos nas vantagens e desvantagens do corte a laser, é importante entender como ele funciona. As máquinas de corte a laser funcionam de forma semelhante às máquinas CNC, mas com um laser de maior potência. O laser guiará o material ou feixe usando CNC e óptica. O dispositivo cortará o material e controlará os movimentos usando o CNC ou código G fornecido.
O material derrete, vaporiza e queima após o feixe de laser ser focalizado. Além disso, é possível obter uma superfície de borda com acabamento de alta qualidade soprando o material com gás. A formação de um feixe de laser ocorre em um recipiente fechado, ativando os materiais laser com lâmpadas ou descarga elétrica.
Após uma reflexão interna através de um espelho parcial, os materiais laser são amplificados. O processo continua até que energia suficiente seja acumulada na forma de luz monocromática coerente. O uso de fibra óptica ou espelhos para focar na área de trabalho melhora a intensidade da luz.
O diâmetro de um feixe de laser é inferior a 0,32 mm em sua borda mais fina. Em contraste, a largura do corte pode ser de apenas 0,10 mm. No entanto, isso é determinado pela espessura do material. Se o corte com a máquina de corte a laser não começar na borda do material, utilize o processo de perfuração.
O procedimento de perfuração permite que o laser crie um furo no material com alta potência. Por exemplo, queimar uma chapa de aço inoxidável de 13 mm leva de 5 a 15 segundos.
Principais vantagens do corte a laser
O corte a laser oferece vantagens reais. Elas se manifestam quando o material, a espessura e as necessidades de qualidade do processo são compatíveis. Abaixo, cada vantagem inclui a explicação do porquê e as condições que a tornam realidade.
Alta precisão e corte estreito
O corte a laser permite criar contornos extremamente precisos. Isso se deve ao feixe estreito e ao controle do movimento por CNC. Em oficinas reais, a tolerância alcançável depende da classe da máquina e da espessura da peça, além do comportamento térmico. No entanto, geralmente é suficiente para reduzir a necessidade de usinagem posterior em perfis 2D. Essa técnica é especialmente eficaz para peças com geometria complexa, furos e necessidade de bordas consistentes.
Alta velocidade em espessuras finas a médias
O corte a laser é rápido para materiais de espessura fina a média. O processo é contínuo, sem contato e altamente automatizado. Formas complexas geralmente são cortadas com precisão porque a "ferramenta" não muda. Isso é ideal para a produção de chapas aninhadas. Nesses casos, a produtividade é mais importante do que a complexidade dos detalhes em 3D.
Excelente repetibilidade
A repetibilidade é um forte argumento a favor do uso do corte a laser na produção. Uma vez definidos os parâmetros, o processo pode produzir peças de forma consistente. Esses parâmetros incluem material, gás, foco e velocidade. Isso é ideal para produção em série, onde peças idênticas precisam ser exatamente iguais, sem a necessidade de retrabalho constante.
Corte sem contato
O corte é feito pela viga. Isso significa que não há força de corte proveniente de uma ferramenta rotativa. Também não há aresta de corte sujeita a desgaste. Isso é vantajoso quando a peça possui detalhes delicados ou nervuras finas. Esse método é ideal para perfis complexos. Essas peças vibrariam, entortariam ou apresentariam rebarbas com o corte mecânico.
Complexidade flexível
Uma máquina de corte a laser não precisa de uma nova ferramenta para um novo contorno. Portanto, a complexidade se resume principalmente a uma questão de programação e estabilidade. Isso faz com que perfis 2D complexos não sejam automaticamente mais caros. Essa solução é ideal para mudanças frequentes de projeto, protótipos e montagens com peças mistas.
Utilização de Materiais
O corte a laser funciona bem com software de aninhamento. Frequentemente, melhora o aproveitamento da chapa e reduz o desperdício. A economia é visível quando se executam aninhamentos repetidos. Também se torna evidente quando o custo do material representa uma grande parte do custo total. Isso é ideal para programas de alto volume de corte e materiais caros.
Potencial de automação
O corte a laser se integra naturalmente aos fluxos de trabalho CNC. Ele pode ser integrado a sistemas de carga e descarga. Mesmo sem automação completa, muitas vezes reduz o trabalho manual. Isso é especialmente verdadeiro quando comparado a configurações de corte em várias etapas. Funciona melhor para células de produção focadas em rendimento previsível.
Principais desvantagens e limitações
As desvantagens do corte a laser estão principalmente relacionadas às suas limitações de processo. Estas incluem espessura, calor, fumos e sensibilidade à configuração. Compreender esses limites ajuda a evitar baixa qualidade, problemas de segurança e surpresas desagradáveis nos custos.
Limites de espessura e produtividade
O corte a laser pode cortar metais espessos. No entanto, a produtividade e a qualidade do acabamento geralmente diminuem com o aumento da espessura. A "espessura máxima" prática não é um número único. Ela depende da potência do laser, da qualidade do material, do gás utilizado e dos requisitos de qualidade. Sua faixa de operação pode ser estreita se a sua especificação exigir um acabamento impecável em uma chapa espessa.
Efeitos do calor nas bordas
O corte a laser é um processo térmico. Ele pode criar uma zona termicamente afetada (ZTA). Também pode causar oxidação ou descoloração nas bordas. Isso depende do gás e do material. Escória, micro-rebarbas e conicidade das bordas são problemas comuns na oficina quando os parâmetros se alteram. Se a próxima etapa for soldagem ou revestimento, a condição da borda não é apenas estética. Ela pode afetar o desempenho.
Materiais Refletivos/Problemáticos
Alguns materiais são desafiadores. Isso pode ocorrer devido à refletividade, condutividade, revestimentos ou superfícies irregulares. Mesmo que um material seja "cortável", pode ser necessário um controle mais rigoroso. Isso se aplica ao foco, ao gás e à estratégia de perfuração. Se a estabilidade for importante, espere um tempo de revelação maior nesses casos.
Requisitos de segurança e emissão de fumos
O corte a laser pode gerar fumos e partículas. Alguns materiais, como certos plásticos e chapas revestidas, produzem gases perigosos. Uma instalação de laser segura requer exaustão e filtragem adequadas. Também exige normas para os materiais utilizados. Isso não é opcional. Ignorar essas etapas é uma maneira rápida de transformar um bom processo em um risco para a oficina.
Custos iniciais e operacionais
As máquinas de corte a laser industriais exigem um grande investimento inicial. O custo operacional não se resume apenas à eletricidade. O consumo de gás auxiliar, a manutenção das lentes e os consumíveis também aumentam o custo por peça. O tempo de inatividade e o tempo do operador também contribuem para o aumento. Um serviço de manutenção pode ser economicamente viável se você evitar a compra do equipamento. No entanto, os preços podem subir rapidamente para chapas grossas, especificações rigorosas e materiais difíceis de processar.
Sensibilidade do processo
O corte a laser nem sempre é um trabalho do tipo "aperte o botão e pronto". Configurações incorretas podem causar queimaduras, excesso de escória ou bordas ásperas. Também podem resultar em uma largura de corte inconsistente. A habilidade do operador é fundamental durante a perfuração. Também é importante ao cortar chapas grossas ou materiais reflexivos.
Quando o corte a laser é a escolha certa?
O corte a laser é a escolha certa para peças com cortes predominantemente bidimensionais. Também é ideal quando suas prioridades são precisão, velocidade e repetibilidade. Use esta lista de verificação rápida para decidir.
- Sua peça é um perfil 2D (chapa/placa) ou um perfil tubular. Não se destina a usinagem 3D profunda.
- A qualidade das bordas e a consistência dimensional são importantes em todo um lote.
- Você precisa de contornos complexos sem ferramentas especiais.
- O aninhamento de materiais e a redução de desperdício afetarão significativamente o custo.
- O material e a espessura escolhidos se enquadram em uma faixa de processo estável que atenda às suas necessidades de qualidade.
Se várias respostas forem "Não", o corte a laser ainda pode funcionar. Mas espere mais ajustes. Você também poderá observar um custo por peça mais alto ou comprometimento na aparência das bordas.
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Problema que você vê |
Motoristas mais comuns |
Primeira direção a verificar |
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Grande quantidade de escória/rejeitos na borda inferior. |
Velocidade muito baixa/alta, fluxo/pressão de gás desligado, posição de foco, espessura próxima do limite. |
Ajustes de gás auxiliar, altura de foco, estabilidade de velocidade |
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Marcas de queimadura / descoloração |
Seleção de gás, potência de aquecimento, curvas em baixa velocidade, configurações de perfuração |
tipo de gás, manuseio de cantos, estratégia de perfuração |
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Estrias irregulares / corte inconsistente |
Corte instável, contaminação, janela de parâmetros inadequada. |
superfície do material, condição óptica, ajuste de parâmetros |
Conclusão
Do nosso ponto de vista em Yonglihao Machinery, As vantagens e desvantagens do corte a laser dependem dos limites do processo. Quando o material, a espessura e as necessidades de acabamento da borda se enquadram em uma faixa estável, o corte a laser oferece precisão, repetibilidade e velocidade com poucas ferramentas. Ao ultrapassar essa faixa, o processo pode se tornar caro e inconsistente. Isso ocorre com chapas grossas, materiais difíceis ou controle inadequado de fumos.
Se você está considerando um serviço de corte a laser ou planejando seu próprio fluxo de trabalho, comece definindo as condições de contorno. Em seguida, otimize para velocidade e custo. Essa ordem evita a maioria dos problemas.
Perguntas frequentes
O corte a laser é sempre a opção mais precisa?
Não. O corte a laser é preciso, mas a precisão final depende da máquina, da espessura e dos efeitos térmicos. Pode ser excelente para perfis de espessura fina a média. No entanto, chapas mais grossas e requisitos rigorosos de acabamento de borda podem limitar a margem de precisão. Sempre considere a "precisão" em relação ao material, à espessura e ao método de inspeção.
Por que a espessura altera tanto a qualidade do corte?
Materiais mais espessos são mais difíceis de fundir e remover através da fenda. À medida que a espessura aumenta, o fluxo de calor e a remoção dos gases tornam-se mais sensíveis. Isso aumenta o risco de formação de escória e deformação cônica. É por isso que ajustes que parecem ótimos em chapas finas podem falhar em chapas grossas.
Quais são as desvantagens mais comuns na produção diária?
Os problemas de produção mais comuns são escória, oxidação nas bordas e sensibilidade aos parâmetros. Geralmente, esses problemas estão relacionados às configurações de gás, à posição do foco ou à condição da superfície do material. Um bom controle de processo resolve mais problemas do que simplesmente aumentar a potência.
Preciso mesmo de um sistema de exaustão de fumos se só corto metal?
Sim. O corte de metais ainda produz partículas e fumos. Alguns revestimentos criam riscos adicionais. Mesmo que o gás não seja altamente tóxico, as partículas finas representam um risco à saúde. Elas também são um problema de limpeza. Ventilação e filtragem adequadas protegem as pessoas, os equipamentos ópticos e o tempo de atividade.
Quando um serviço de corte a laser é mais econômico do que comprar uma máquina?
Um serviço costuma ser mais vantajoso em termos de custo-benefício quando o volume de trabalho é incerto ou os serviços variam muito. Ele permite evitar a compra de equipamentos, já que o pagamento é feito por serviço prestado. Se o seu trabalho for estável, repetitivo e de alto volume, possuir uma máquina pode fazer sentido. Isso só é válido se você tiver pessoal suficiente para mantê-la e garantir sua operação.
