Como não há custo de processamento de ferramentas, o equipamento de corte a laser também é adequado para produzir pequenos lotes de peças de vários tamanhos que não podiam ser processadas antes. O equipamento de corte a laser geralmente usa dispositivos de tecnologia de controle numérico computadorizado (CNC). Depois de usar este dispositivo, você pode usar linhas telefônicas para receber dados de corte de estações de trabalho de design auxiliado por computador (CAD).
Princípio
O corte a laser usa um feixe de laser de alta densidade de potência focado para irradiar a peça de trabalho, fazendo com que o material irradiado derreta, vaporize, ablate ou alcance o ponto de ignição rapidamente e, ao mesmo tempo, o material fundido é soprado para longe por um fluxo de ar de alta velocidade coaxial com o feixe, conseguindo assim o corte da peça de trabalho. O corte a laser é um dos métodos de corte térmico.
O princípio do corte a laser é mostrado na figura abaixo.
Classificação
O corte a laser pode ser dividido em quatro categorias: corte por vaporização a laser, corte por fusão a laser, corte por oxigênio a laser e gravação a laser e fratura controlada.
1. Corte por vaporização a laser
A peça de trabalho é aquecida por um feixe de laser de alta densidade energética, fazendo com que a temperatura suba rapidamente, atingindo o ponto de ebulição do material em um tempo muito curto, e o material começa a vaporizar e formar vapor. Os vapores são ejetados em alta velocidade, e um corte é formado no material enquanto o vapor é ejetado. O calor de vaporização dos materiais é geralmente muito grande, então o corte por vaporização a laser requer muita potência e densidade de potência.
O corte por vaporização a laser é usado principalmente para cortar materiais metálicos extremamente finos e materiais não metálicos (como papel, tecido, madeira, plástico e borracha, etc.).
2. Corte por fusão a laser
No corte por fusão a laser, o aquecimento a laser é usado para derreter o material metálico e, em seguida, gás não oxidante (Ar, He, N, etc.) é pulverizado através de um bico coaxial com o feixe. O metal líquido é descarregado pela forte pressão do gás para formar uma incisão. O corte por fusão a laser não requer que o metal seja completamente vaporizado e a energia necessária é de apenas 1/10 do corte por vaporização.
O corte por fusão a laser é usado principalmente para cortar alguns materiais que não são fáceis de oxidar ou metais ativos, como aço inoxidável, titânio, alumínio e suas ligas.
3. Corte a laser de oxigênio
O princípio do corte a laser de oxigênio é semelhante ao corte oxiacetileno. Ele usa o laser como uma fonte de calor de pré-aquecimento e gases ativos, como oxigênio, como gás de corte. Por um lado, o gás pulverizado reage com o metal de corte para produzir uma reação de oxidação e liberar uma grande quantidade de calor de oxidação; por outro lado, o óxido fundido e o fundido são soprados para fora da zona de reação para formar uma incisão no metal. Como a reação de oxidação durante o processo de corte gera muito calor, a energia necessária para o corte a laser de oxigênio é apenas 1/2 daquela para o corte por fusão, e a velocidade de corte é muito maior do que para o corte por vaporização a laser e o corte por fusão. O corte a laser de oxigênio é usado principalmente para materiais metálicos facilmente oxidados, como aço carbono, aço titânio e aço tratado termicamente.
4. Gravação a laser e fratura controlada
A gravação a laser usa um laser de alta densidade de energia para escanear a superfície de um material quebradiço, fazendo com que o material evapore uma pequena ranhura quando aquecido, e então uma certa pressão é aplicada, de modo que o material quebradiço irá rachar ao longo da pequena ranhura. Os lasers usados para gravação a laser são geralmente lasers Q-switched e lasers de CO2.
A fratura controlada usa a distribuição acentuada de temperatura gerada pela ranhura a laser para gerar estresse térmico local no material quebradiço, fazendo com que o material se quebre ao longo da pequena ranhura.
Características
Comparado com outros métodos de corte térmico, as características gerais do corte a laser são velocidade de corte rápida e alta qualidade. Pode ser resumido como segue.
⑴ Boa qualidade de corte
Devido ao pequeno ponto do laser, alta densidade de energia e alta velocidade de corte, o corte a laser pode alcançar melhor qualidade de corte.
① A incisão de corte a laser é estreita, os dois lados da fenda são paralelos e perpendiculares à superfície, e a precisão dimensional das peças cortadas pode chegar a ±0.05 mm.
② A superfície de corte é lisa e bonita, com uma rugosidade de superfície de apenas dezenas de mícrons. O corte a laser pode até ser usado como o último processo sem processamento mecânico, e as peças podem ser usadas diretamente.
③ Após o material ser cortado a laser, a largura da zona afetada pelo calor é muito pequena, o desempenho do material próximo à fenda é quase inalterado e a deformação da peça de trabalho é pequena, a precisão do corte é alta, a geometria da fenda é boa e o formato da seção transversal da fenda apresenta um formato retangular relativamente regular. A comparação dos métodos de corte a laser, corte oxiacetileno e corte a plasma é mostrada na Tabela 1. O material de corte é uma placa de aço de baixo carbono de 6,2 mm de espessura.
⑵ Alta eficiência de corte Devido às características de transmissão do laser, a máquina de corte a laser é geralmente equipada com várias bancadas de trabalho CNC, e todo o processo de corte pode ser totalmente controlado por CNC. Durante a operação, você só precisa alterar o programa CNC para aplicar o corte de peças de diferentes formatos, que podem executar cortes bidimensionais e tridimensionais.
⑶ Velocidade de corte rápida
Ao cortar uma chapa de aço de baixo carbono de 2 mm de espessura com um laser de 1200 W, a velocidade de corte pode atingir 600 cm/min; ao cortar uma chapa de resina de polipropileno de 5 mm de espessura, a velocidade de corte pode atingir 1200 cm/min. O material não precisa ser preso e fixado durante o corte a laser, o que pode economizar ferramentas e acessórios e tempo auxiliar para carga e descarga.
⑷ Corte sem contato
Durante o corte a laser, a tocha de corte não entra em contato com a peça de trabalho e não há desgaste da ferramenta. Para processar peças de diferentes formatos, não há necessidade de substituir a "ferramenta", apenas os parâmetros de saída do laser precisam ser alterados. O processo de corte a laser tem baixo ruído, baixa vibração e nenhuma poluição.
⑸ Muitos tipos de materiais de corte
Comparados com o corte oxiacetileno e o corte a plasma, os materiais de corte a laser são de muitos tipos, incluindo metais, não metais, materiais compostos à base de metal e não metais, couro, madeira e fibra. No entanto, para materiais diferentes, devido às suas próprias propriedades termofísicas e diferentes taxas de absorção de lasers, eles mostram diferentes adaptabilidades de corte a laser. Usando o laser de CO2, o desempenho de corte a laser de vários materiais é mostrado na Tabela 2.
(6) Desvantagens: Devido às limitações da potência do laser e do tamanho do equipamento, o corte a laser só pode cortar chapas e tubos de espessura média e pequena e, à medida que a espessura da peça de trabalho aumenta, a velocidade de corte diminui significativamente.
