Corte a laser

O corte a laser de metal ganhou ampla popularidade em todos os setores devido à sua ‌precisão‌, ‌eficiência‌, ‌versatilidade‌ e ‌custo-efetividade‌. Uma das grandes vantagens é que pode reduzir significativamente as despesas com ferramentas através da ‌eliminação de moldes‌, ‌minimização do desperdício de material‌ e ‌aumento da flexibilidade de produção‌, e abaixo está uma pequena lista dos benefícios:

 

 

Características de corte a laser de diferentes materiais metálicos

 

Alumínio

Espessura: normalmente até ‌20 mm‌ com lasers de fibra de alta-potência (maior ou igual a 6 kW), folhas finas (1–6 mm) alcançam a melhor qualidade

Largura do Kerf‌: ‌0,1–0,3 mm‌, influenciada pela refletividade do material e gás auxiliar (nitrogênio preferido para evitar oxidação) ‌Tolerância‌: ±‌0,05–0,1 mm‌ para folhas finas; materiais mais espessos (±0,15 mm) devido à distorção térmica.

Qualidade de corte‌, bordas lisas com o mínimo de escória ao usar nitrogênio.

Risco de ‌oxidação‌ com assistência de oxigênio, exigindo pós-processamento.

Os lasers de fibra oferecem poucas vantagens que os tornam uma opção preferida de corte de metal para alumínio:

 

√Alta-densidade de potência, concentram sua energia em um ponto muito pequeno, permitindo um corte eficiente mesmo com materiais refletivos como o alumínio.

√A rápida velocidade de corte, a alta potência e a excelente qualidade do feixe dos lasers de fibra permitem um corte rápido, aumentando a produtividade.

√Zona afetada-pelo calor minimizado (HAZ), ele pode produzir menos calor do que outros tipos de laser, resultando em cortes mais limpos e com menos distorção térmica.

√Versatilidade, pode cortar uma ampla gama de espessuras e ligas de alumínio.

 

Considerações sobre corte a laser de alumínio

 

Existem poucos fatores muito críticos envolvidos no corte a laser sonoro em materiais de alumínio, e os operadores devem sempre considerar os seguintes aspectos:

 

√Opção de gás auxiliar, o nitrogênio costuma ser preferido para cortar alumínio porque produz cortes-livres de óxido, enquanto o oxigênio é frequentemente usado para materiais mais espessos, mas pode resultar em uma borda oxidada. A desvantagem do nitrogênio é o custo.

√Ponto de foco, é aconselhável tentar a posição do foco em relação à superfície do material antes do início do corte em massa, e um operador experiente sempre tenta ajustar o foco positivo ou negativo, às vezes pode melhorar a qualidade do corte.

√A velocidade de corte, para encontrar o equilíbrio certo entre a velocidade de corte e a potência, é crucial porque a baixa velocidade pode gerar muita entrada excessiva de calor, enquanto a alta velocidade pode não atingir a penetração total.

√Limpeza, o operador deve sempre certificar-se de que as chapas de alumínio estejam limpas e livres de óleos ou contaminantes que possam afetar a qualidade do corte.

√Gerenciamento térmico, intervalos periódicos-de resfriamento para evitar acúmulo de calor que pode causar deformação do material.

√Qualidade da borda, o operador deverá ajustar os parâmetros se notar problemas como formação de escória ou derretimento excessivo.

 

Problemas de qualidade de alumínio no corte a laser

 

 

Existem poucas dores de cabeça em torno do corte a laser de materiais de alumínio, como tubos, folhas ou placas, e se você puder entender esses obstáculos, isso pode ajudá-lo a obter resultados ideais e, ao mesmo tempo, minimizar o custo de corte de metal.

 

√A refletividade é quase o principal desafio no corte a laser de alumínio porque também pode causar reflexos traseiros danificando a máquina. O alumínio reflete naturalmente uma parte significativa do feixe de laser, o que pode reduzir a eficiência de corte e potencialmente danificar o sistema de laser se não for gerenciado adequadamente. Essa refletividade exige o uso de tipos de laser e níveis de potência específicos para garantir um corte eficaz e, devido a esse problema, o laser de fibra é uma escolha muito popular.

√A condutividade térmica, a boa condutividade térmica, torna o corte a laser bastante desafiador porque o material dissipa rapidamente o calor, o que pode dificultar a obtenção da fusão localizada necessária para cortes precisos. Portanto, a boa condutividade térmica pode levar a larguras de corte mais amplas e possíveis zonas-afetadas pelo calor ao redor das bordas de corte.

√Camada de óxido, a fina camada de óxido formada em superfícies de alumínio geralmente interfere no processo de corte-a laser e tem um ponto de fusão mais alto que o próprio alumínio, podendo causar inconsistências na qualidade do corte ou exigir energia adicional para penetrar.

√A estrutura molecular, sua estrutura molecular maleável, às vezes pode levar a uma qualidade de borda menos desejada e, muitas vezes, a borda apresenta rebarbas ou exibe um leve efeito de fusão ao longo das bordas cortadas. O pós-{0}}processamento é necessário para alguns projetos exigentes.

 

Aço inoxidável

 

 

√ Configuração de potência, dependendo da espessura e tipo do material de aço inoxidável, e é importante que o furo cortado a laser seja coaxial com o centro do bico. A opção de energia popular é indicada da seguinte forma:

‌1. Placa fina (1-3mm), potência de 1000-2000W com proteção de nitrogênio para evitar deformação térmica

2‌. Placa média (10-25 mm), potência de 4000-6000 W é recomendada e oxigênio é usado para reduzir defeitos de escória

‌3. Extra thick plate (>50 mm): 12.000 W + potência é necessária em combinação com tecnologia de perfuração múltipla, enquanto controla a estabilidade da pressão do gás para reduzir a situação de conicidade.

 

√ O tamanho do bico determina a forma do fluxo de gás que entra na incisão, a área de difusão do gás e a taxa de fluxo do gás, afetando assim a estabilidade da remoção e corte do fundido. O fluxo de ar que entra na incisão é grande, a velocidade é rápida e a posição da peça de trabalho no fluxo de ar é adequada, mais forte será a capacidade de pulverização para remover o material fundido. Quanto mais espesso o aço inoxidável, maior o bico deve ser usado, maior o ajuste da válvula proporcional e maior a vazão, a pressão pode ser garantida e o efeito de seção normal pode ser cortado. O diâmetro do bico recomendado para cortar diferentes espessuras de aço inoxidável é o seguinte:

1. 1mm, φ1,0mm

2. 2-3mm, φ1,5mm

3. 3-5mm, φ2,0mm

4. 5-10mm,φ 3,0mm +

 

√ O tipo de gás auxiliar, oxigênio, nitrogênio e ar são normalmente usados ​​para corte a laser de aço inoxidável e cada um tem um impacto diferente na qualidade do corte. O oxigênio sofrerá uma reação exotérmica, adicionando calor adicional à superfície de corte, o que proporciona uma aresta de corte mais lisa, porém gera uma aresta de corte com coloração amarelada. O nitrogênio pode evitar que a cor original do aço inoxidável seja oxidada, e o corte com nitrogênio resulta em uma largura de corte estreita devido à falta da reação de oxidação exotérmica, portanto, pressões mais altas de nitrogênio são necessárias para expelir o metal fundido do corte inferior. Portanto, o nitrogênio é o gás auxiliar preferido para o corte de aço inoxidável. O gás auxiliar é direcionado coaxialmente para a peça de trabalho ao lado do feixe de laser e seu objetivo principal é expelir o material fundido do corte e evitar a formação de escória.

 

√ Posição focal, diferentes espessuras de placa e tipos de aço inoxidável requerem diferentes posições focais. Antes do corte, o foco zero real é medido, e o teste e a análise dos parâmetros do processo de corte podem ser realizados com o foco zero como referência. A desfocagem negativa é a principal direção de seleção do processo para corte de aço inoxidável. Ao cortar chapas grossas, o foco deve ser definido dentro da chapa (geralmente 1/3 a 1/4 da espessura da chapa) para otimizar a distribuição de energia.

 

√ Configuração de frequência e corte de alta-frequência (400-500 Hz) podem reduzir resíduos de escória e melhorar a qualidade de corte para chapas finas e peças de trabalho com requisitos de alta precisão. Ao cortar chapas de espessura média (6-10 mm), reduzir a frequência para 200-300 Hz pode melhorar a qualidade do corte; se definir para 100 Hz, causará falha no corte.

 

√ Ciclo de trabalho, ciclo de trabalho de 53% é o valor crítico. Se você continuar a reduzir o ciclo de trabalho, haverá vestígios de corte incompleto na superfície inferior, o ciclo de trabalho aumentará para 60% e a seção ficará áspera e em camadas. O ciclo de trabalho do pulso refere-se à proporção do tempo de irradiação do feixe em cada pulso.

 

Aço carbono

 

 

O corte a laser de aço carbono normalmente requer faixa de potência específica, espessura do aço, bem como diâmetro do bico, e abaixo está uma configuração de parâmetro fixo popular escolhida por muitos fabricantes:

 

√Espessura do aço: 1,0-3,0 mm 1-2 Kw com bico 1,0-1,5 mm

√Espessura do aço: 3,0-6,0 mm 2-4 Kw com bico 1,5-2,0 mm

√Espessura do aço 6,0-10,0 mm, 4-6 Kw com bico 2,0-2,5 mm

√A espessura do aço acima requer potência de 6K+ Kw e o tamanho do bico geralmente é maior que 2,5 mm.

 

Considerações sobre corte a laser de aço carbono

 

Placa de aço carbono de 8mm

Ao discutir como determinar os melhores parâmetros de processo para corte a laser, normalmente precisamos considerar vários fatores-chave, incluindo potência do laser, velocidade de corte, tipo de gás, tamanho do bico e pressão. Ao ajustar adequadamente esses parâmetros, o efeito de corte a laser das placas de aço carbono pode ser otimizado e a eficiência da produção e a qualidade do corte podem ser melhoradas. Além disso, diferentes padrões de corte afetarão a seleção e o ajuste dos parâmetros do processo de corte, o que, por sua vez, afetará a velocidade e a qualidade do corte. O operador precisa entender que os experimentos e os parâmetros de otimização precisam ser definidos antes do corte em massa. Ao mesmo tempo, através de tentativas contínuas e otimização, podemos gradualmente acumular experiência e melhorar a precisão e eficiência do corte. Após uma série de experimentos, podemos obter os parâmetros de processo ideais para uma máquina de corte a laser de fibra de média-potência para cortar aço carbono com 8 mm de espessura. A seguir, exploraremos em profundidade a seleção e os ajustes para corte a laser de aço carbono de 8 mm e 3 mm.

 

√Tipo de laser: laser de fibra

√Velocidade de corte: 13 mm/s

√Potência: 5Kw

√Posição focal:+3.2mm

√Tamanho do bico: 2,3 mm

√Gás auxiliar: oxigênio

√Pressão do gás em 0,04 MPa.

√Frequência de perfuração: 80HZ.

 

Placa de aço carbono de 3mm

√Tipo de laser: laser de fibra

√Velocidade de corte: 70 mm/s

√Potência: 3Kw

√Posição focal:+2mm

√Tamanho do bico: 2,3 mm

√Gás auxiliar: oxigênio

√Pressão do gás a 0,35MPa.

√Frequência de perfuração: 300HZ.

 

Em aplicações industriais, a largura de corte do laser de CO2 é geralmente de cerca de 0,2 a 0,3 mm, o que é particularmente adequado para cortar chapas médias e grossas, e também depende do tipo de corte a laser e da espessura do material de aço. O auxílio de oxigênio amplia a largura do corte, mas aumenta a velocidade, e o corte a laser de nitrogênio terá bordas limpas e livres de escória-, enquanto o auxílio de oxigênio gera rebarbas que exigem retificação secundária.

Cobre‌ e latão

 

 

A alta refletividade, condutividade e versatilidade do cobre e do latão apresentam desafios únicos para o corte a laser, e os dois principais fatores são a refletividade e a condutividade térmica, que afetam a eficiência e a precisão do corte a laser. O laser de fibra é amplamente utilizado para superar esses desafios, e o operador precisa considerar os seguintes parâmetros ao realizar o corte a laser em metais reflexivos, como aço inoxidável, alumínio, cobre e latão:

 

√O comprimento de onda de 1 μm, que pode ser bem-absorvido pelos metais reflexivos como cobre, alumínio e aço inoxidável, é comumente recomendado para laser de fibra.

√Potência e pulso, é muito sensato ajustar a potência do laser e a duração do pulso para otimizar o processo de corte e prevenir o acúmulo excessivo de calor e reflexos. Para folhas finas de cobre, uma técnica de perfuração por pulso pode ser eficaz e envolve o aumento gradual da potência do laser ao longo de uma série de pulsos curtos até que o material seja perfurado, evitando cortes incompletos e formação de escória.

√Gás auxiliar, nitrogênio e oxigênio são comuns no corte a laser de metais reflexivos e podem ajudar a remover o material fundido e evitar reflexos.

√Ótica de foco, é vital garantir que a óptica de foco esteja limpa e devidamente alinhada para minimizar o reflexo e otimizar a eficiência de corte.

√Entrega de feixe, sistemas de entrega de feixe de alta-qualidade com revestimentos reflexivos podem ajudar a minimizar os reflexos.

√A calibração dos parâmetros de corte, como velocidade, potência e distância focal, para alcançar a qualidade de corte desejada sem causar reflexão excessiva ou acúmulo de calor, e o teste de corte em pequena escala são altamente recomendados antes do início da produção em massa.