O que é corte a laser? Um guia detalhado

Nos últimos anos, quase 70% dos fabricantes têm usado o corte a laser para uma produção precisa e eficiente. As máquinas de corte industrial usam um feixe de laser concentrado para gravar materiais com precisão. Setores como o automotivo, aeroespacial e de moda precisam delas. Devido à sua precisão, o laser é ideal para grandes manufaturas e projetos personalizados, incluindo, entre outros, o design moderno de portões cortados a laser e grades de varanda cortadas a laser.
Enquanto isso, este artigo abordará uma visão geral básica do que é corte a laser, como funciona, sua história, materiais usados, aplicações, vantagens e desvantagens.

O que é corte a laser?

O corte a laser é um processo de fabricação preciso, no qual um feixe de laser de alta potência é direcionado por meio de uma óptica para cortar, gravar ou gravar materiais com tolerâncias de micrômetros.

Tipos de máquinas de corte a laser CNC

• Máquinas de corte a laser de CO2.
• Máquinas de corte a laser de fibra.
• Máquinas de corte a laser de Nd (granada de ítrio e alumínio dopada com neodímio).
• Máquinas de corte a laser UV.
• Máquinas de corte a laser verde.
• Mini máquinas de corte a laser.

Componentes principais

As máquinas de corte de metal a laser têm uma fonte de laser, uma base de corte e um sistema de movimento controlado por CNC. A fonte de laser gera um feixe de alta energia para cortar. O leito de corte é onde o material é colocado para movimentação ao longo dos eixos para posicionar o material sob o laser. A óptica, incluindo lentes e espelhos, direciona o feixe de laser para o material. O nitrogênio ou o oxigênio podem aumentar a eficiência do corte e, ao mesmo tempo, expulsar o material fundido ou evitar a oxidação. Um sistema de controle gerencia as operações da máquina e converte os arquivos de projeto em caminhos de corte.

Como funciona o corte a laser?

Etapas básicas do processo envolvidas

1. Geração do feixe de laser por meio de bombeamento elétrico/óptico.
2. Fornecimento de feixe por meio de componentes ópticos (espelhos/fibras ópticas).
3. Focalizar o feixe em um ponto preciso na superfície do material.
4. Iniciando o corte enquanto perfura o material.
5. Movimentação do feixe ao longo do caminho de corte.
6. Ajuste da velocidade e da potência de corte de acordo com a espessura do material.
7. Remoção de material fundido (kerf) por meio de gás auxiliar.
8. Monitoramento da qualidade do corte com uma máquina de corte a laser de metal CNC.

Sistemas de controle

Os sistemas CNC guiam o laser de corte com precisão em geometrias complexas e aplicações de alta tolerância. Eles convertem modelos CAD em instruções de máquina e controlam o movimento do laser ao longo dos eixos X, Y e Z. O CNC também ajusta a potência do feixe, a altura do foco e a pressão do gás para obter as condições ideais de corte. Por exemplo, em uma máquina de corte de metal a laser, o Usinagem CNC compensa as variações de espessura do material para reduzir o risco de defeitos.

História do corte a laser

A primeira máquina a laser de produção fez furos de diamante em 1965. O Western Electric Engineering Research Center produziu esse equipamento. Depois disso, os britânicos inventaram o corte de metal com jato de oxigênio assistido por laser em 1967. No início da década de 1970, a técnica de corte foi desenvolvida para titânio em aplicações aeroespaciais. Por outro lado, os lasers de CO2 também eram usados para cortar tecidos, pois eram muito fracos para superar a condutividade térmica dos metais.

Materiais usados no corte a laser

Metais

O corte a laser é usado para aço, alumínio, latão e cobre. As peças de latão cortadas a laser são padrão nos setores que precisam de projetos precisos e complicados. A refletividade dos metais nos processos de corte e gravação a laser requer configurações especiais do laser para evitar danos à reflexão do feixe.

Acrílico

O acrílico é preferido para o corte a laser devido às suas bordas limpas e polidas. Uma máquina a laser especializada em acrílico ajuda a evitar o superaquecimento e garante cortes suaves. A máquina a laser para corte de acrílico deve ter ventilação adequada para os vapores, que podem ser tóxicos se não forem controlados.

Madeira

A madeira é multifuncional para o corte a laser e oferece cortes nítidos com pouca queima. No entanto, a densidade da madeira e o teor de resina podem afetar a qualidade. Madeiras diferentes, inclusive MDF e compensado, comportam-se de forma diferente sob o laser e precisam de ajustes nas configurações de potência para evitar queimaduras.

Plásticos

O ABS, o policarbonato e o polietileno respondem bem ao corte, mas apresentam desafios. Alguns emitem fumaça nociva quando cortados. Isso exige uma seleção cuidadosa do tipo de laser e dos sistemas de ventilação. Folhas finas de plástico podem derreter ou deformar se não forem cortadas com uma potência de laser precisa e medida.

Compostos

Os polímeros reforçados com fibra de carbono podem ser um desafio devido à sua estrutura em camadas. O laser deve ser potente o suficiente para cortar várias camadas com qualidade de borda. O controle das zonas afetadas pelo calor ajuda a inibir a delaminação ou o comprometimento do material composto.

Aplicações do corte a laser

Fabricação de precisão

O corte a laser pode oferecer fabricação de precisão com chapas de ferro. Uma máquina a laser para chapas de ferro pode realizar projetos com uma leve distorção térmica. Ela é adequada para os setores aeroespacial e automotivo.

Projetos personalizados em acrílico

Ao trabalhar com acrílico, o corte a laser proporciona detalhes incomparáveis. Por exemplo, as chapas de acrílico para corte permitem bordas polidas e sem manchas, sem processamento secundário. Isso ajuda a criar sinalização personalizada, displays e peças de arte sofisticadas.

Processamento eficiente de tubos

Uma máquina a laser para tubos é indispensável para materiais tubulares. Ela corta furos e ranhuras complexas em superfícies cilíndricas. Ela pode beneficiar os setores de construção e de maquinário pesado.

Corte industrial de árvores

As máquinas de corte a laser para árvores se concentram em materiais orgânicos na silvicultura industrial. Elas processam com precisão os troncos das árvores para obter cortes eficientes e confiáveis que diminuem o excesso de material. A tecnologia também pode ser aplicada no processamento de madeira e na fabricação de móveis.

Corte versátil de tubos

Uma máquina de corte de tubos a laser ajuda a cortar formatos de tubos, incluindo redondos, quadrados e retangulares. Ela oferece qualidade infalível nos cortes para produção em massa na manufatura e na arquitetura. Além disso, o corte de ângulos multifacetados dispensa várias etapas de processamento.

Vantagens e desvantagens do corte a laser

O corte a laser é preciso, eficiente e ágil para aplicações industriais. Ainda assim, não é isento de desvantagens quando se considera os preços das máquinas de corte a laser. O lado positivo é que o corte a laser em acrílico pode atingir projetos complicados com tolerâncias de até ±0,0005 polegadas para componentes na fabricação de dispositivos médicos e aeroespaciais. Materiais desafiadores, incluindo aço inoxidável, alumínio e titânio, podem ser processados com distorção térmica insignificante devido ao feixe de laser focalizado. Ele desconsidera os processos de acabamento secundário para economizar tempo e custo.

Além disso, com as configurações adequadas, a mesma máquina pode alternar entre as tarefas de corte, gravação e perfuração para maior flexibilidade. No entanto, o processo pode ser lento ao cortar materiais mais espessos. O requisito de potência aumenta exponencialmente com a espessura e exige lasers de alta potência mais caros. Além disso, o cobre ou o latão refletivos podem danificar a óptica da máquina, aumentando os custos de manutenção e o tempo de inatividade. Embora mínima, a zona afetada pelo calor ainda pode alterar as propriedades do material para aplicações que exigem integridade rígida do material.

Os preços das máquinas de corte a laser podem ser influenciados pela potência de saída, pelo tamanho da base da máquina e pelo manuseio automatizado de materiais. Por exemplo, máquinas de ponta lasers de fibra com potências nominais de vários quilowatts e automação podem chegar a $600.000. Sistemas de menor potência para produção em pequena escala ou prototipagem podem custar cerca de $20.000. No entanto, o investimento preliminar e os custos de trabalho podem ser proibitivos para pequenos fabricantes quando comparados ao corte tradicional com jato de água ou plasma. Além disso, a curva de aprendizado para otimizar a distância focal, a duração do pulso e a velocidade de corte pode ser íngreme. O senhor está procurando serviços de corte a laser de qualidade? Entre em contato com Usinagem MXY e ver a mágica.

Conclusão

As máquinas de corte a laser são um exemplo impressionante de como a tecnologia está promovendo mudanças e beneficiando diferentes setores. As muitas vantagens dessa tecnologia inovadora revolucionaram o setor de manufatura, aumentando a velocidade, a produtividade, a facilidade de automação e a capacidade de produzir produtos altamente personalizados com precisão inigualável. Os benefícios do corte a laser vão além do setor de fabricação e têm um impacto ambiental excepcional, reduzindo o desperdício e o consumo de energia. Novos materiais estão sendo descobertos, e não há dúvida de que o futuro é brilhante para as máquinas a laser. As indústrias que investem nessa tecnologia têm enormes oportunidades de crescimento e sucesso.