Com o crescimento da economia, o uso de chapas de aço inoxidável tornou-se cada vez mais difundido. Eles agora são comumente utilizados na indústria de construção, fabricação de máquinas, produção de contêineres, construção naval, construção de pontes e outros campos.
Atualmente, o corte a laser é o principal método para cortar chapas grossas de aço inoxidável. A tecnologia de corte a laser de chapas grossas de aço inoxidável está se tornando cada vez mais avançada, substituindo gradativamente as técnicas tradicionais de corte.
Para obter um resultado de corte de alta qualidade, é crucial ter domínio das técnicas do processo.
Em termos de espessura, placas médias referem-se a placas de aço com 10,0-25,0 mm de espessura, placas com 25,0-60,0 mm de espessura são chamadas de placas grossas e placas com espessura superior a 60,0 mm são chamadas de placas extra grossas.
Para cortar aço inoxidável espesso de alta qualidade, é essencial que os fabricantes de produtos de aço inoxidável tenham um conhecimento completo do processo de corte a laser.
Critério para corte a laser de chapa grossa
1. Rugosidade
O processo de corte a laser resulta em linhas verticais na seção cortada. A rugosidade da superfície de corte depende da profundidade do grão. Uma granulação mais rasa resulta em uma seção de corte mais lisa, enquanto uma granulação mais profunda leva a uma superfície de corte mais grossa. Além disso, um grão mais raso resulta em um corte de maior qualidade.
2. Perpendicularidade
Para chapas grossas, a perpendicularidade da aresta de corte é de extrema importância. Se o feixe de laser estiver muito longe do foco, ele se tornará divergente, o que poderá resultar em larguras irregulares na parte superior e inferior da fenda.
Se a aresta de corte se desviar significativamente de uma linha vertical, a peça de trabalho não atenderá aos padrões e poderá ser difícil de usar. Quanto mais próxima a aresta de corte estiver de uma linha vertical, maior será a qualidade do corte.
3. Largura de corte
A largura do corte determina o diâmetro interno do perfil. Durante o processo de corte real, é necessário ajustar os parâmetros e compensar o material que está sendo cortado para garantir que a peça atenda às especificações de tamanho desejadas.
4. Grão
Ao cortar placas grossas em alta velocidade, o metal fundido é expelido na parte traseira do feixe de laser em vez de ser ejetado do entalhe abaixo do feixe de laser vertical. Isso resulta em um padrão curvo na aresta de corte.
Para resolver este problema, é necessário diminuir a taxa de avanço no final do processo de corte, o que pode efetivamente eliminar a formação deste padrão curvo.
5. Rebarbas
A rebarba é um fator crucial na determinação da qualidade do corte a laser. A remoção de rebarbas requer esforço adicional, o que resulta em aumento de tempo e custos de mão de obra. Como resultado, a presença ou ausência de rebarbas é o principal critério para determinar se um corte a laser é considerado de qualidade aceitável.
6. Área afetada pelo calor
A área afetada pelo calor refere-se à profundidade da região onde a estrutura interna sofreu alterações. Durante o corte a laser, o metal próximo ao entalhe é aquecido, o que pode resultar em alterações na estrutura do metal. Por exemplo, alguns metais podem tornar-se mais duros.
7. Deformação
O aquecimento rápido durante o processo de corte pode causar deformação, o que é particularmente crítico na usinagem de precisão. Para evitar isso, é necessário controlar a potência do laser e utilizar pulsos curtos de laser, o que reduz o aquecimento dos componentes e evita a deformação.
Requisitos tecnológicos para corte a laser de chapas grossas de aço inoxidável
1. Seleção do bico
Diâmetro do bico
O diâmetro do bico determina a forma do fluxo de gás, o tamanho da área de difusão do gás e a taxa de fluxo de gás no entalhe, o que influencia a estabilidade da remoção e corte do fundido. Um fluxo de ar maior no entalhe resulta em velocidades mais rápidas e maior capacidade de remover o fundido, desde que a peça esteja posicionada corretamente dentro do fluxo de ar.
Para aço inoxidável mais espesso, recomenda-se usar um bico maior. Para aumentar a pressão e garantir um resultado de corte normal, o ajuste da válvula proporcional pode ser aumentado, resultando em um fluxo maior.
Especificações do bico
A especificação do bico refere-se principalmente à abertura final. Por exemplo, o bico de corte fabricado pela Precitec possui uma abertura que varia de 1,5 mm a 5,0 mm. A seleção da abertura baseia-se principalmente na potência de corte. Quanto maior a potência, mais calor gerado e maior a quantidade de gás necessária.
Ao cortar placas abaixo de 3 mm, geralmente é usado um bico com abertura de 2,0 mm. Para cortar placas entre 3 mm e 10 mm, um bico de 3,0 mm é selecionado. Ao cortar placas com espessura superior a 10 mm, são necessários bicos com aberturas de 3,5 mm ou maiores.
Bocal de camada única com abertura △3,5
Bocal de camada única ou bico de camada dupla?
Normalmente, bicos de camada dupla são utilizados para corte oxidativo (onde o oxigênio é usado como gás auxiliar) e bicos de camada única são usados para corte por fusão (onde o nitrogênio é usado como gás auxiliar). No entanto, alguns lasers possuem instruções específicas quanto ao uso de bicos de camada simples ou dupla. Nestes casos, é importante seguir as instruções fornecidas pelo laser.
2. Seleção de gás auxiliar e pureza do gás
Uma variedade de gases auxiliares, incluindo oxigênio, nitrogênio e ar, são frequentemente usados no corte a laser de aço inoxidável. Diferentes gases têm efeitos variados no processo de corte. O oxigênio resulta em seções pretas, o ar resulta em seções amarelas claras, enquanto o nitrogênio ajuda a prevenir a oxidação e a manter a cor original do aço inoxidável. Como resultado, o nitrogênio é o gás auxiliar preferido para o corte de aço inoxidável.
Pureza recomendada de oxigênio e nitrogênio:
| Oxigênio | Azoto | |
| Vantagens | Alta velocidade de corte, capaz de cortar chapas grossas | Evite a oxidação da aresta de corte, para que a peça não precise ser retrabalhada |
| Pureza recomendada | ≥99,999% | ≥99,995% |
Os dados de teste de fluxo de nitrogênio, diâmetro do bico e pressão do gás são mostrados na figura abaixo.
O eixo vertical representa os valores do teste de fluxo de gás, enquanto o eixo horizontal representa a configuração de ajuste. Diferentes alterações de pressão de gás são mostradas e cores diferentes representam as condições de teste de diferentes diâmetros de bico.
O gráfico mostra que a vazão é determinada pela pressão do gás ajustada e pelo diâmetro do bico, com correlação linear positiva.
3. Posição de foco
Para garantir o efeito de corte e proteger o bico contra danos, é necessário realizar um teste coaxial antes do corte. Este teste garante que o bico esteja alinhado com o feixe de saída do laser.
Método de teste de posição de foco
Para realizar o teste coaxial, cole um pedaço de fita transparente na face final da saída do bico. Ajuste a potência de saída do laser para perfuração e observe se há furo central no papel da fita e sua posição. Ajuste o parafuso de ajuste na alça da cavidade do espelho até que o orifício perfurado a laser na fita de papel se alinhe com o centro do bico.
O foco afeta a espessura, o material e a qualidade que pode ser cortado. Diferentes materiais e espessuras requerem diferentes ajustes de foco. Antes de cortar, meça o foco zero real e use-o como base para testar e analisar os parâmetros do processo de corte.
No corte de aço inoxidável, a desfocagem negativa é a direção preferida para a seleção do processo.
| Localização do foco | Material de corte e recursos de seção |
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Distância focal zero: o foco do laser está na superfície da peça de corte
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Este método é adequado para cortar aço carbono fino com espessura inferior a 1 mm. O foco é colocado na superfície da peça de trabalho, resultando em uma superfície superior lisa e uma superfície inferior áspera. |
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Distância focal negativa: o foco do laser está abaixo da superfície da peça de corte
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Este é o método de corte do aço inoxidável. O foco é colocado abaixo da superfície da placa, o que resulta em uma área de superfície lisa mais ampla, uma fenda mais larga em comparação com uma fenda de distância focal zero, um fluxo de gás maior durante o corte e um tempo de perfuração mais longo do que com uma distância focal zero. |
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Distância focal positiva: o foco do laser está acima da superfície da peça de corte
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Ao cortar aço carbono, o oxigênio é usado como gás auxiliar. Isso resulta em uma superfície enegrecida e uma seção de corte irregular. |
4. Influência do ajuste da frequência do laser e da relação de pulso na qualidade do corte
Influência da mudança de frequência no corte de chapas grossas de aço inoxidável:
À medida que a frequência diminui de 500 para 100 Hz, a qualidade da seção cortada melhora e a estratificação torna-se mais fina. No entanto, se a frequência estiver definida para 100 Hz, o corte não será possível e a luz azul será refletida. Para determinar a melhor faixa de frequência, é necessário experimentar mudanças de frequência.
Para obter resultados de corte ideais, é importante garantir uma combinação perfeita entre o tempo de pulso e a energia de pulso único.
Influência da mudança do ciclo de trabalho de pulso no corte de chapas grossas de aço inoxidável:
O valor crítico para o ciclo de trabalho de pulso é de 45%. Se o ciclo de trabalho for ainda mais reduzido, uma marca de corte inferior aparecerá na superfície inferior. Por outro lado, se o ciclo de trabalho aumentar para 60%, a seção cortada torna-se áspera, com camadas claras e uma superfície de corte amarela.
O ciclo de trabalho do pulso representa a proporção de tempo que o feixe é irradiado em cada pulso. A frequência é o número de vezes que a potência de pico ocorre em um pulso, enquanto o ciclo de trabalho se refere à relação entre a potência de pico e a baixa potência em um pulso.
