Com o crescimento constante da indústria pesada, a tecnologia de corte a laser avançou desde o corte de chapas finas até o corte de chapas grandes e grossas.
O corte a laser entrou agora na era da alta potência.
Esta nova era exige maior precisão, velocidade e espessura no corte de chapas metálicas de fabricação industrial. Como resultado, o poder das máquinas de corte a laser aumenta continuamente.
Do ponto de vista industrial, as máquinas de corte a laser de alta potência não são apenas uma progressão natural no seu desenvolvimento, mas também se alinham com a tendência geral do desenvolvimento industrial.
01 Prefácio
Na indústria de processamento de chapas metálicas, as vantagens das máquinas de corte a laser são altamente significativas. Sua alta precisão, velocidade e qualidade levaram à substituição gradual dos métodos tradicionais de processamento e ao estabelecimento como o principal equipamento para corte de chapas metálicas.
Desde o advento das máquinas de corte a laser, o uso de máquinas de corte a laser de fibra ultrapassou o das máquinas YAG e CO2, e surgiu a tendência para máquinas de corte a laser de alta potência. Estas máquinas de alta potência tornaram-se a norma para cortar chapas grossas e aumentar a eficiência de corte.
Recentemente, as máquinas de corte a laser de alta potência tornaram-se um tópico popular no campo do corte a laser, com muitas empresas introduzindo equipamentos de corte a laser de fibra com níveis de potência acima de 10.000 watts.
Para a indústria de processamento de chapas metálicas, a introdução de máquinas de corte de alta potência melhorou significativamente a espessura e a eficiência do corte de chapas metálicas. Essas máquinas estão constantemente ultrapassando os limites da espessura de corte do material.
Isso, combinado com a redução do custo do processamento de chapas grossas, cria um ciclo positivo e impulsiona a expansão das aplicações de corte a laser.
02 Breve introdução da máquina de corte a laser de alta potência
(1) Introdução de máquina de corte de alta potência
As máquinas de corte a laser podem ser classificadas em três categorias com base em sua potência: baixa potência, média potência e alta potência.
As máquinas de corte a laser de baixa potência são adequadas para cortar aço inoxidável e aço carbono com espessura geral.
As máquinas de corte a laser de alta potência são ideais para cortar chapas grossas e maximizar a eficiência do corte.
Como resultado, as máquinas de corte a laser com potência de laser de 10.000 watts ou superior são comumente chamadas de máquinas de corte a laser de alta potência. (Consulte a Figura 1)
Fig. 1 Máquina de corte a laser de alta potência
(2) Especificações de potência do laser de fibra
De acordo com a espessura variável das placas de metal submetidas ao corte a laser, as especificações de potência do laser de fibra usado na máquina de corte de alta potência também devem variar.
A tendência atual no mercado de processamento de metais mostra que grandes, médias e pequenas empresas estão gradualmente atualizando para diversas especificações, conforme indicado na Tabela 1.
Tabela 1 Especificações do laser de fibra de alta potência
| Potência/Kw | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| Observação | Normal | Normal | Normal | Cru | Cru | Cru | Cru |
(3) Especificação do gás utilizado
Quando a máquina de corte a laser de alta potência opera, é crucial manter a precisão, velocidade e qualidade do corte. Para alcançar esses benefícios, o oxigênio utilizado deve ter um alto grau de pureza, geralmente 99,99%.
03 Características da máquina de corte a laser de alta potência
3.1 Avanço tecnológico
(1) Máquina de corte de alta velocidade com desempenho dinâmico aprimorado
Esta máquina-ferramenta, equipada com um laser de fibra de 10.000 watts, apresenta uma nova estrutura de feixe triangular que oferece os seguintes benefícios:
① O peso foi reduzido em 30%, resultando em melhor desempenho dinâmico.
② Pode atingir uma velocidade máxima de movimento de 200m/min e tem uma aceleração de 4G.
③ O peso da base foi aumentado em aproximadamente 20% para alterar o modo de fixação da máquina-ferramenta e eliminar qualquer impacto que a alta aceleração possa ter no seu desempenho.
(2) Novo sistema de software
O software e o sistema de controle de uma máquina-ferramenta atuam como cérebro e centro de comando. A atualização do hardware pode trazer benefícios adicionais, mas a principal diferença no desempenho da máquina está no software e no sistema de controle, que podem variar bastante.
(3) Pode realizar corte estável a uma velocidade de 100M/min
① O tempo de resposta do sensor capacitivo é três vezes mais rápido que o de uma cabeça de corte tradicional.
② A velocidade do eixo z foi aumentada, resultando em uma operação mais suave e ininterrupta. Isso levou a um aumento de mais de 30% na eficiência de corte de chapas, melhorou a função de avanço e melhorou a função de adaptação à aceleração.
③ As funções de perfuração rápida, perfuração precisa e diagnóstico remoto foram aprimoradas e uma interface inteligente foi adicionada para facilitar a implementação dos recursos da “Indústria 4.0”.
3.2 Características da cabeça de corte
A cabeça de corte de alta potência é o componente chave para garantir a estabilidade durante a operação contínua de alta potência. Possui:
① Vedação aprimorada e sistema de resfriamento aprimorado, bem como faixa de foco mais ampla e lentes resistentes a altas temperaturas.
② Para superar o problema de desvio de foco causado pelo efeito de lente térmica de alta potência durante o uso prolongado, a cabeça de corte de alta potência adotou uma nova estrutura de design de caminho de gás e substituiu o bico por um novo design, melhorando a velocidade de corte e estabilidade .
3.3 Capacidade de corte a laser de alta potência
(1) A espessura do corte de chapas grossas está aumentando
A cabeça de corte de alta potência é o componente chave para garantir a estabilidade durante a operação contínua de alta potência. Possui:
① Vedação aprimorada e sistema de resfriamento aprimorado, bem como faixa de foco mais ampla e lentes resistentes a altas temperaturas.
② Para superar o problema de desvio de foco causado pelo efeito de lente térmica de alta potência durante o uso prolongado, a cabeça de corte de alta potência adotou uma nova estrutura de design de caminho de gás e substituiu o bico por um novo design, melhorando a velocidade de corte e estabilidade .
Fig. 2 Peça para corte de chapa grossa
(2) Multiplicação da eficiência da chapa fina no corte
① Ao cortar placas de aço inoxidável com espessura de 3 a 10 mm, a velocidade de corte de uma máquina de corte a laser de 10.000 W é mais que o dobro de uma máquina de 6.000 W.
② Na aplicação de corte de aço carbono, uma máquina de corte a laser de 10.000 W pode obter um corte de superfície rápido e brilhante a uma velocidade de 18 a 20 mm/s, que é o dobro da velocidade de corte padrão comum.
③ Placas de aço carbono de até 12 mm de espessura podem ser cortadas com ar comprimido ou nitrogênio, resultando em uma eficiência de corte 6 a 7 vezes maior do que com oxigênio.
3.4 Características do leito
(1) O equipamento está equipado com estrutura mecânica super resistente
As máquinas de corte de alta potência possuem uma base de ferro fundido fundida como uma única peça usando ferro fundido de grafite em flocos, com resistência à tração mínima de 200MPa. Isto resulta em melhorias significativas no teor de carbono, resistência à compressão, amortecimento de vibrações e resistência ao desgaste (conforme mostrado na Figura 3).
Fig. 3 Base da máquina
(2) Características da cama de ferro fundido
① A base possui excelente desempenho de lubrificação, é altamente resistente à corrosão e possui notável estabilidade dimensional, minimizando erros de usinagem causados pelas vibrações da base.
② Isso resulta na redução da perda do equipamento durante o uso e na melhoria do coeficiente de estabilidade em mais de 30%. A precisão da qualidade também aumentou em mais de 30% e a vida útil da cama foi estendida em mais de 70 anos.
3.5 Substituição automática do bico
(1) Modo de troca manual do bico
Ao cortar, o bico deve ser trocado de acordo com a espessura e o tipo de material a ser cortado.
No passado, a substituição dos bicos era realizada manualmente, o que não só era demorado e exigia esforços repetidos dos técnicos, mas também era um desafio para garantir a precisão e a estabilidade após a substituição.
Encontrar um método eficiente e rápido para substituir o bico e ao mesmo tempo garantir que cada substituição seja segura e precisa é um desafio técnico na área de corte a laser.
(2) Tecnologia de substituição automática de bico
A máquina de corte a laser de alta potência possui substituição automática do bico.
Possui diversas funções, como substituição automática do bico, calibração do cabeçote do laser e limpeza do bico, reduzindo a necessidade de trabalho manual.
Para substituir o bico, basta operar o comando apropriado na tela sensível ao toque.
Os benefícios desta tecnologia de substituição automática de bicos incluem:
- Intensidade de trabalho reduzida e maior precisão e estabilidade de posicionamento durante a substituição do bico.
- Um sistema de controle avançado que pode ajustar automaticamente o modelo e as especificações do bico com base no material e na espessura da placa, agilizando o processo de substituição manual e aumentando a eficiência da produção.
- O design de proteção totalmente fechado do sistema de substituição automática de bicos oferece um ambiente seguro tanto para o equipamento de bicos quanto para os operadores.
3.6 Perfuração por raios e formação de furo limite
(1) Perfuração relâmpago
Possui os benefícios de um curto tempo de perfuração, baixa energia de focagem térmica, um ponto de partida estável e a preservação da estabilidade no sistema servo, resultando em um ótimo desempenho de corte.
As vantagens da perfuração relâmpago são mostradas na Tabela 2.
| Item | Índice | Observação |
| Tempo de perfuração | Reduzido em cerca de 90% | Melhore a eficiência do processamento |
| Taxa de porosidade residual | De cerca de 10% a cerca de 0,3% | Melhore a integridade da peça de trabalho |
| Economize gás e eletricidade | O dano do laser e da cabeça de corte é reduzido | Melhorar a utilização de materiais |
(2) Furo limite
A indústria de corte a laser há muito defende que a espessura da placa determina o diâmetro mínimo do furo de corte.
Porém, com a utilização de máquinas de corte a laser de alta potência, é possível obter um diâmetro de furo ainda menor, com uma relação tão baixa quanto 0,15 vezes a espessura da chapa, conforme demonstrado na Figura 4.
Fig. 4 Amostra mínima de corte de furo
04 Vantagens da máquina de corte a laser de alta potência
(1) Alta velocidade
A velocidade de corte a laser ultrapassou 20 m/min. A velocidade de movimento de dois eixos da máquina de corte e processamento pode atingir um máximo de 250 m/min e sua aceleração durante a operação é de aproximadamente 10 g.
(2) Alta precisão
Uma placa de 1 mm de espessura pode ser cortada em aproximadamente 500 pedaços por minuto para um pequeno orifício de cerca de 10 mm de diâmetro. O processo de corte resulta em erro mínimo entre os furos.
(3) Desenvolva em direção à placa grossa
A potência da máquina de corte a laser de alta potência está aumentando gradualmente e o tamanho da chapa grossa também está aumentando.
(4) Evoluindo para um tamanho grande
A faixa de tamanho de processamento da tecnologia de corte a laser também está aumentando, e a tecnologia de corte a laser começou a se desenvolver em direção a tamanhos grandes.
(5) Automático não tripulado
É crucial e premente avançar na tecnologia de corte a laser automático e não tripulado.
① A integração da tecnologia de rede de computadores transformou o corte a laser em um processo totalmente automático e não tripulado.
② A crescente demanda do mercado por esta tecnologia está impulsionando a necessidade de automação total no corte a laser.
(6) Intelectualização
Acompanhe o ritmo da fabricação inteligente de acordo com as demandas técnicas da Indústria 4.0. Esta abordagem utiliza tecnologia de reconhecimento gráfico preciso e uma interface amigável para interação homem-computador perfeita.
A combinação de controle de laser e computador, tecnologia de controle numérico, sistema óptico, dispositivos de posicionamento automático de alta precisão e funções integradas como descarga automática, banco de dados de processo de corte, diagnóstico remoto de falhas e controle remoto permitem o processamento eficiente de massa e partes complexas.
Palavras finais
(1) Desenvolvimento de equipamentos de alta potência
O corte a laser é considerado um método ideal no processamento de corte e representa o avanço da moderna tecnologia de processamento de metal. Atualmente, as máquinas de corte a laser de alta potência estão passando por pesquisas e desenvolvimento importantes em áreas como alta velocidade, alta precisão, corte tridimensional de grande formato e corte de materiais especiais para impulsionar o avanço técnico do corte a laser de alta potência e atender aos crescentes exigências do mercado.
(2) Seleção de equipamentos de alta potência
Ao selecionar equipamentos de corte a laser de alta potência, as empresas precisam considerar vários fatores cuidadosamente: além da velocidade e precisão do corte, a estabilidade e consistência do corte contínuo com potência total, a capacidade da máquina-ferramenta de corresponder à velocidade, a qualidade avançada da máquina-ferramenta, e a vida útil da precisão também deve ser avaliada.
Não basta apenas comparar preços na compra de equipamentos de corte a laser de alta potência. Este tipo de equipamento exige um investimento elevado, o que traz consigo um maior nível de risco.
Portanto, ao entrar no mercado de alto retorno do corte a laser, as empresas devem reconhecer e compreender os riscos envolvidos.
