A classificação principal e as características do corte a laser

1. Princípio e classificação do corte a laser

● Princípio do corte a laser

O corte a laser usa um feixe focado de alta densidade de potência para trabalhar, de modo que o material irradiado seja rapidamente derretido, vaporizado, ablacionado ou inflamado, e o material fundido seja expelido por um fluxo de ar de alta velocidade coaxial com o feixe, cortando assim a peça de trabalho.

Quando o feixe de laser interage com o material, ocorrem vários processos.O intenso calor gerado pelo feixe de laser aumenta rapidamente a temperatura do material, fazendo com que ele derreta, vaporize ou sofra uma reação química.A interação específica depende das propriedades do material, como coeficiente de absorção e ponto de fusão, bem como dos parâmetros do laser, como densidade de potência e duração do pulso.

Para materiais com pontos de fusão baixos, como plásticos, o feixe de laser pode derreter o material à medida que o corta.O material fundido é então expelido por um jato de gás, criando um corte (a largura do corte).No caso de materiais com pontos de fusão mais elevados, como metais, o feixe de laser vaporiza o material diretamente, criando um corte estreito e preciso.

A assistência a gás é comumente usada no corte a laser para aprimorar o processo de corte.Um gás, como oxigênio ou nitrogênio, é soprado através do bico da cabeça de corte na superfície do material.O gás ajuda a remover o material fundido ou vaporizado da zona de corte, resfria o material e evita a ocorrência de rebarbas ou escória.A escolha do gás depende do material a ser cortado e da qualidade de corte desejada.

A largura do corte, ou largura do corte, é determinada por vários fatores, incluindo a potência do laser, tamanho do ponto focal, espessura do material e velocidade de corte.A largura do corte pode ser controlada ajustando estes parâmetros para alcançar a precisão de corte desejada.Além disso, o corte a laser pode resultar em um fenômeno denominado conicidade, onde o corte tem um formato levemente cônico.O ângulo de conicidade depende das propriedades do material e dos parâmetros do laser e pode ser minimizado otimizando as condições de corte.

●Noções básicas sobre laser:

Um laser (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação) é um dispositivo que produz um feixe concentrado de luz coerente.Consiste em três componentes principais: um meio ativo, uma fonte de energia e um ressonador óptico.O meio ativo, que pode ser sólido, líquido ou gasoso, emite fótons quando energizado pela fonte de energia.O ressonador óptico reflete os fótons para frente e para trás através do meio ativo, amplificando e alinhando as ondas de luz.Este processo leva à formação de um feixe de laser poderoso e coerente.

● Classificação de corte a laser

Existem vários tipos de lasers usados ​​em máquinas de corte a laser, incluindo lasers de CO2, lasers Nd:YAG e lasers de fibra.Os lasers de CO2 são o tipo mais comum e usam uma mistura de dióxido de carbono, nitrogênio e hélio como meio ativo.Os lasers Nd:YAG utilizam um cristal de estado sólido, como granada de ítrio-alumínio dopada com neodímio, como meio ativo.Os lasers de fibra, por outro lado, usam uma fibra óptica dopada com elementos de terras raras como meio ativo.Cada tipo de laser tem propriedades únicas e é adequado para aplicações de corte específicas.

1) Lasers de CO2

Normalmente usado para cortar materiais não metálicos, como madeira, plástico, vidro e têxteis. Também pode cortar metais como aço-carbono, aço inoxidável e alumínio com a configuração correta.

2) Corte por vaporização a laser

A peça de trabalho é aquecida por um feixe de laser de alta densidade de energia, a temperatura aumenta rapidamente, o ponto de ebulição do material é alcançado em um tempo muito curto e o material começa a vaporizar para formar um vapor.Esses vapores são ejetados em alta velocidade e uma fenda é formada no material enquanto o vapor é ejetado.O calor de vaporização do material é geralmente grande, portanto, uma grande potência e densidade de potência são necessárias para o corte por gaseificação a laser.

O corte por vaporização a laser é frequentemente usado para cortar metais muito finos e materiais não metálicos.

3) Corte por fusão a laser

Quando o laser é derretido e cortado, o material metálico é derretido por aquecimento a laser e, em seguida, o gás não oxidante é pulverizado através de um bico coaxial com o feixe de luz, e o metal líquido é descarregado pela forte pressão do gás para formar uma fenda.A fusão e o corte a laser não precisam vaporizar completamente o metal, e a energia necessária é de apenas 1/10 do corte por vaporização.

O corte por fusão a laser é usado principalmente para o corte de alguns materiais não oxidáveis ​​​​ou metais ativos.

4) Corte de oxigênio a laser

O princípio do corte a laser com oxigênio é semelhante ao corte com oxiacetileno.Ele usa um laser como fonte de calor de pré-aquecimento e um gás ativo como o oxigênio como gás de corte.Por um lado, o gás injetado atua no metal de corte provocando uma reação de oxidação para liberar grande quantidade de calor de oxidação;por outro lado, o óxido fundido e o fundido são expelidos da zona de reação para formar uma fenda no metal.Como a reação de oxidação durante o processo de corte gera uma grande quantidade de calor, a energia necessária para o corte por oxidação a laser é apenas 1/2 do corte por fusão, e a velocidade de corte é muito maior do que o corte por vaporização a laser e o corte por fusão.

O corte a laser com oxigênio é usado principalmente para aço carbono, aço titânio e materiais metálicos tratados termicamente, como tratamento térmico.

5) Corte a laser e controle de fratura

O corte a laser consiste em escanear a superfície do material quebradiço com um laser de alta densidade de energia, de modo que o material seja evaporado em uma pequena ranhura pelo calor e, em seguida, uma certa pressão é aplicada e o material quebradiço é rachado na pequena ranhura .Os lasers para marcação a laser são geralmente lasers Q-switched e lasers CO2.

O controle da fratura é uma distribuição acentuada de temperatura gerada pela gravação a laser, que gera tensão térmica local no material frágil, fazendo com que o material seja descontinuado.

●Processo de corte a laser

O processo de corte a laser envolve várias etapas.Primeiro, o feixe de laser é gerado pela fonte de laser e guiado através de uma série de espelhos e lentes até a cabeça de corte.A cabeça de corte contém óptica de foco que concentra o feixe de laser em um ponto pequeno.O feixe de laser focado é então direcionado para o material a ser cortado.

2. Recursos de corte a laser

● Vantagem

1) Boa qualidade de corte

O corte a laser pode alcançar melhor qualidade de corte devido ao pequeno ponto do laser, alta densidade de energia e rápida velocidade de corte.

2) Alta eficiência de corte

Devido às características de transmissão do laser, a máquina de corte a laser é geralmente equipada com múltiplas mesas de trabalho de controle numérico, e todo o processo de corte pode realizar o controle numérico.Ao operar, basta alterar o programa NC, você pode aplicar o corte de diferentes formatos de peças, pode realizar cortes bidimensionais e realizar cortes tridimensionais.

3) Velocidade de corte rápida

O corte a laser não requer materiais de fixação de acessórios, o que economiza acessórios e tempo auxiliar para carga e descarga.

4) Corte sem contato

Não há contato entre a tocha e a peça durante o corte a laser e não há desgaste da ferramenta.Para usinar peças de diferentes formatos, não há necessidade de trocar a “ferramenta”, apenas alterar os parâmetros de saída do laser.O processo de corte a laser possui baixo ruído, baixa vibração e nenhuma poluição.

● Desvantagem

Corte a laser Devido à limitação da potência do laser e do volume do equipamento, o corte a laser só pode cortar placas e tubos de média e pequena espessura, e a velocidade de corte diminui significativamente à medida que a espessura da peça aumenta.

O equipamento de corte a laser é caro e exige um investimento único.