Corte a laser vs. corte a plasma

Em programas de manufatura, o corte a laser e o corte a plasma são processos que utilizam calor para cortar metal. A escolha certa é, portanto, um processo que precisa ser analisado. Cada um desses dois métodos de corte térmico possui seu próprio tipo de trabalho para o qual é adequado. O método mais adequado para você depende do seu orçamento e do tipo de material a ser cortado. Além disso, seus requisitos de precisão de corte e a velocidade com que você deseja concluir o trabalho também influenciarão sua escolha.

Neste artigo, discutiremos os prós e os contras do corte a plasma e do corte a laser. Comparando-os, você poderá fazer a escolha certa para você.

O que é corte a laser?

O corte a laser é um método de corte de uma folha de material sem tocá-la. Um feixe de laser focalizado derrete e vaporiza o material com precisão, recortando formas complexas. E em 1964, uma empresa industrial utilizou pela primeira vez uma máquina de corte a laser para fabricar moldes.

Com o tempo, as ferramentas de corte a laser ficaram cada vez melhores. A Yonglihao Machinery pode fornecer aos clientes alta qualidade serviços de corte a laser. Com tolerâncias tão baixas quanto ±0,003 mm, as máquinas de corte a laser CNC podem controlar com precisão o movimento do cabeçote do laser por meio dos códigos G e M.

Como funciona o corte a laser?

O processo de corte a laser é realizado por um sistema laser complexo que contém diversos componentes. As funções desses componentes incluem a fabricação do laser e o direcionamento do feixe ao longo de um caminho de corte definido.

O primeiro passo do processo é criar o laser. Uma fonte de luz elétrica (faísca) acelera os átomos no meio do laser (por exemplo, dióxido de carbono ou fibra óptica). Como resultado desse efeito, um feixe de luz altamente concentrado é produzido, que é então intensificado por espelhos e enviado para a área de corte. Um conjunto de lentes de foco então converge a luz em um ponto brilhante. À medida que ela passa pelo bico, a densidade de energia aumenta.

Além disso, uma tocha de corte a laser ou cabeça de foco permite que o bico se mova ao longo de um caminho definido, controlado por um programa CNC. À medida que o laser focado aquece uma pequena área, ele derrete o material. E um jato de gás sopra o material derretido para longe.

Tipos de máquinas de corte a laser

Existem três tipos principais de máquinas de corte a laser utilizadas na produção. Elas recebem o nome do meio utilizado para criar o feixe de laser: CO₂, fibra óptica e cristais de Nd:YAG. Esses meios de corte a laser têm diferentes comprimentos de onda, 10,6 µm, 1,06 µm e 1,06 µm, respectivamente. Variações no comprimento de onda afetam o efeito do laser em diferentes materiais. Por exemplo, alguns materiais absorvem comprimentos de onda específicos melhor do que outros.

• Cortador a laser de CO₂: Utiliza uma mistura de gás dióxido de carbono para produzir um feixe de laser focalizado. É mais adequado para cortar chapas não metálicas, como plástico e madeira.
• Máquina de corte a laser de fibra: A luz é amplificada através de uma fibra óptica para produzir um laser. É mais adequado para cortar chapas metálicas.
• Nd: YAG:O meio laser deste tipo de laser é feito de cristais YAG dopados com neodímio.

O que é corte de plasma?

O processo de corte de chapas metálicas em um fluxo de gás ionizado quente é conhecido como corte a plasma. Uma faísca elétrica gera uma grande quantidade de calor em um gás comprimido (como ar, hidrogênio ou argônio), fazendo com que os átomos se movam. As moléculas então se chocam, separando-se do gás. Isso é conhecido como plasma, e o processo pode atingir temperaturas superiores a 20.000 °C.

Em equipamentos industriais, as máquinas de corte a plasma CNC cortam materiais com precisão, controlando o fluxo de plasma. Um cortador a plasma pode cortar metais muito mais espessos em comparação com um cortador a laser. Ele pode até cortar metais de até 3,8 cm de espessura.

Como funciona o corte a plasma?

A tocha de plasma é o equipamento mais importante para este processo. Ela consiste em várias partes, incluindo um eletrodo, uma fonte de gás, um bico e um gás de proteção. O eletrodo cria um arco elétrico em um gás comprimido, como ar ou um gás inerte. O bico então direciona o jato de plasma para o alvo.

Quando o jato de plasma atinge a superfície de trabalho, ele aquece a área e derrete o material. Ao mesmo tempo, o jato de alta velocidade varre o material líquido do corte.

Tipos de máquinas de corte de plasma

As máquinas de corte a plasma podem ser equipadas com diferentes tipos de cabeças de corte para cortar materiais na mesa. Os tipos mais comuns incluem cortadores a plasma a ar, a oxigênio, HD e CNC.

• Cortador de plasma a ar: Este tipo de cortador utiliza ar como meio de corte do laser. É mais adequado para cortar peças pequenas ou pequenas quantidades de peças.
• Cortador de Plasma de Oxigênio:O plasma formado quando as moléculas de oxigênio são ionizadas é mais preciso e complexo do que o corte de ar.
• Máquina de corte de plasma CNC: O caminho de corte pode ser controlado por um computador, o que garante um corte preciso e consistente. A maioria das empresas utiliza este cortador de plasma automatizado, pois ele executa o trabalho com excelência.

Diferenças entre corte a laser e plasma

Ao comparar o corte a laser e o corte a plasma, os principais pontos em discussão são a fonte de energia, o tipo de material que pode ser cortado, a velocidade, a espessura e o custo.

Precisão e exatidão de corte

Uma das principais diferenças entre o corte a laser e o corte a plasma é a precisão do corte. Um feixe de laser é mais focado do que um jato de plasma, permitindo a localização precisa de objetos em espaços apertados. Ele pode cortar curvas suaves e uniformes com tolerâncias reduzidas e superfícies de corte sem rebarbas. O corte a plasma, por outro lado, é menos preciso e possui um corte maior. No corte a laser, as tolerâncias podem ser de até ±0,030 mm. No corte a plasma, a tolerância pode ser de até ±0,1 mm.

Velocidade e Eficiência

A velocidade de corte de um cortador de plasma ou laser depende da espessura do material. O cortador a laser é quase duas vezes mais rápido que o cortador de plasma ao cortar chapas com menos de 1,25 mm de espessura. No entanto, os cortadores de plasma são superiores ao cortar chapas mais espessas.

Além disso, as velocidades de corte variam dependendo da fonte de energia e do material a ser cortado. Por exemplo, um laser de 200 watts pode cortar aço macio com espessura de 3 milímetros a velocidades de até 10 metros por minuto. Por outro lado, os cortadores a laser consomem menos energia do que os cortadores a plasma. Esta é outra vantagem.

Materiais que podem ser cortados

O sistema a laser pode cortar uma ampla gama de materiais, como aço, alumínio, cobre, acrílico, plásticos termofixos, borracha e madeira. Em contrapartida, o corte a plasma só pode ser utilizado em metais condutivos. Isso ocorre porque o arco de plasma requer um circuito para se movimentar. O circuito está completo quando o material condutivo atua como um "aterramento".

Embora os lasers possam ser usados em diversos materiais, alguns deles apresentam riscos operacionais e ambientais. Por exemplo, o PVC pode emitir vapores perigosos. Além disso, o tipo de laser utilizado pode afetar a compatibilidade do material.

Acabamento de superfície

As superfícies metálicas cortadas a laser são lisas e sem rebarbas, com bordas afiadas e limpas. Isso se aplica até mesmo a cortes estreitos e designs complexos. Como resultado, há pouca ou nenhuma necessidade de pós-processamento após o corte. Por outro lado, o corte a plasma produz escória e bordas mais ásperas. Portanto, requer lixamento, jateamento de areia e outros tratamentos subsequentes.

Além disso, o tipo de material, a espessura e o tipo de laser afetam o valor de rugosidade (Ra), que normalmente é de 0,8 a 6 mícrons. Em alguns casos, o corte a plasma pode proporcionar um acabamento superficial melhor do que o corte a laser de fibra.

Custos e Despesas Operacionais

Os cortadores de plasma CNC têm baixos custos de instalação, variando entre $10.000 e $100.000. Em contrapartida, uma máquina de corte a laser é complexa de configurar, possui equipamentos avançados e é cara. Normalmente, custa entre $50.000 e $500.000. Consequentemente, as máquinas de corte a laser também têm um custo de operação ligeiramente superior ao das máquinas de corte a plasma.

É importante observar que o custo do corte a laser ou plasma depende da complexidade do projeto, da precisão exigida e do grau de concorrência no mercado. Na China, custo do corte a laser é de 15-20 USD/hora, o que é significativamente menor do que o custo nos EUA e na Europa. A Yonglihao Machinery pode fornecer serviços de corte a laser de alta qualidade a um custo menor.

Espessura de corte

Se compararmos a espessura do corte a laser com a do corte a plasma, o corte a plasma é muito eficaz para materiais mais espessos. Já o corte a laser é limitado a uma espessura de 25 milímetros. Além disso, a espessura também depende do material a ser cortado.

Aplicações

O corte a plasma é conhecido por sua velocidade e espessura em indústrias pesadas, como construção naval e construção civil. Exemplos incluem vigas estruturais, peças navais, máquinas agrícolas e componentes de petróleo e gás. O corte a laser é usado em uma ampla gama de aplicações que exigem precisão. Exemplos incluem joalheria, eletrônicos, aeroespacial e automotivo.

Vantagens e desvantagens do corte a laser

Os seguintes são os mais importantes vantagens e desvantagens do corte a laser.

Vantagens do corte a laser

• Automação e Precisão: Os lasers CNC são capazes de processar padrões finos com designs complexos, mantendo tolerâncias muito rigorosas. Isso é possível graças ao controle digital na direção correta por meio dos códigos G e M.
• Corte limpo e sem rebarbas:O laser corta laterais e bordas limpas e afiadas.
• Versatilidade de materiais: Corta metais, plásticos, tecidos, compósitos e muitos outros materiais.
• Velocidade e Eficiência: Não há necessidade de reajustar ou ajustar ferramentas para alterações de design. Além disso, o corte a laser produz menos desperdício de material, consome menos energia e é mais rápido.
• Sem endurecimento da peça de trabalho: O corte sem cisalhamento elimina o risco de endurecimento da peça de trabalho perto da área de corte.

Desvantagens do corte a laser

• Limitações de espessura:Não importa quão alta seja a potência de um cortador a laser, ele não pode cortar chapas com espessura maior que 25 ou 30 mm.
• Um desafio para metais refletivosMateriais que refletem luz, como cobre, latão e prata, são difíceis de cortar. Isso ocorre porque o feixe de luz atinge apenas parte da superfície.
• Altos custos: Os custos de configuração e operação da máquina são mais elevados do que os de outros métodos de corte. Isso significa que, para produtos que não exigem uma superfície muito lisa ou alta precisão, este método pode não ser adequado.

Vantagens e desvantagens do corte a plasma

A seguir estão as principais vantagens e desvantagens do corte a plasma.

Vantagens do Corte a Plasma

• Corte de materiais mais espessos:Tochas de plasma guiadas por CNC são capazes de cortar materiais mais espessos de forma mais rápida e eficiente, até 150 milímetros de espessura para alguns materiais.
• Vantagem de custo:O corte a plasma é um método barato para materiais leves e pesados.
• Segurança Operacional: Em vez de um mecanismo de corte à base de oxigênio, ele utiliza um gás inerte para formar um jato de plasma dentro da tocha. Oferece, portanto, máxima segurança.
• Corte de metais refletores de luz:Ao contrário dos lasers, o corte a plasma é excelente para metais que refletem luz, como a prata.

Desvantagens do corte de plasma

• Somente metais condutores: o corte a plasma é adequado somente para metais e ligas condutoras.
• Risco de danos térmicos: O corte a plasma cria uma grande zona afetada pelo calor. Isso pode danificar as propriedades térmicas originais do material da peça.
• Má qualidade da superfície:O fluxo de plasma cria rebarbas e lascas, resultando em um corte mais áspero do metal.

Como escolher o método de corte certo para seu projeto

A escolha de uma máquina de corte a plasma ou a laser para o seu projeto depende de muitos fatores. Por exemplo, a dificuldade do projeto e o seu orçamento. Além disso, o material com o qual você está trabalhando e seus requisitos finais também influenciarão a escolha.

Aqui estão quatro coisas importantes a considerar ao escolher o método certo:

Tipo de material

Qual o formato da peça ou chapa que você está cortando? É eletricamente condutivo? Se for um material não condutivo, você só pode optar por uma máquina de corte a laser. Além disso, mesmo que tenha certeza sobre o uso de uma máquina de corte a laser, verifique a compatibilidade do seu material com os tipos de laser disponíveis (CO2, fibra e cristal).

Espessura e Dimensões

Se o seu projeto tiver peças mais espessas, com mais de 30 mm de espessura, opte pelo corte a plasma. Caso contrário, verifique as velocidades de corte de ambas as tecnologias para a espessura especificada. Por outro lado, peças menores são mais adequadas para corte a laser. Isso ocorre porque o corte a laser produz uma área menor afetada pelo calor.

Objetivos de precisão e custo

Quanto menores as tolerâncias, maiores tendem a ser os custos. Portanto, tente obter a melhor precisão possível com o menor custo possível. Em seguida, verifique qual método se adapta melhor ao seu orçamento sem perder a precisão e a exatidão necessárias.

Complexidade do Design

Cortes complexos e precisos só podem ser obtidos com uma máquina de corte a laser CNC. Para designs com microcontornos, cantos vivos, raios pequenos (<1 mm), gravações, etc., uma máquina de corte a laser CNC é a escolha certa.

Resumo

Além das muitas diferenças entre o corte a laser e o corte a plasma, ambos os tipos de corte são valiosos em projetos de metalurgia. Além disso, a escolha do tipo de corte depende dos requisitos específicos do projeto. Isso inclui o tipo de material, a precisão necessária e o orçamento. Você pode verificar o custo e os resultados esperados de cada método.

Se ainda não tiver certeza de qual escolher, consulte um profissional da área. Na Yonglihao Machinery, podemos fornecer-lhe serviços profissionais Serviços de corte a laser CNC. Além disso, nossos engenheiros fornecerão consultoria sobre otimização de projeto, análise de custos e vantagens comparativas de cada método antes de entrar na fase de produção.

Perguntas frequentes

Qual método de corte custa menos?

O corte a plasma é mais barato do que o corte a laser. Isso ocorre porque o equipamento necessário para a fabricação e o corte a plasma é mais simples. No entanto, se a funcionalidade ou o desempenho forem importantes, o corte a laser é preciso o suficiente para justificar o preço.

Esses dois métodos podem cortar a mesma coisa?

Ambas podem cortar metais condutores, mas com alcances e qualidades diferentes. As máquinas de corte a laser podem cortar aço carbono, aço inoxidável, alumínio e alguns materiais não metálicos. Já as máquinas de corte a plasma podem cortar aço, aço inoxidável e outros materiais metálicos.

Qual é a espessura máxima de corte para corte a laser versus corte a plasma?

A espessura máxima de corte de uma máquina de corte a laser é de 30 mm (cerca de 1 polegada). As máquinas de corte a plasma têm uma espessura máxima de corte de 50 mm (cerca de 2 polegadas). Além disso, algumas ferramentas de plasma de alta potência podem cortar até 100 milímetros ou mais.