As operações de corte são um aspecto essencial da produção de peças no setor manufatureiro. Uma das técnicas de usinagem mais importantes é o corte a laser de chapas metálicas. É adequado para cortar peças metálicas, ligas e não metálicas.
O corte a laser de chapas metálicas é um processo de corte térmico no qual feixes de luz (lasers) são direcionados à peça de trabalho para derreter ou vaporizar materiais até que o formato desejado seja alcançado. Esta técnica é uma das mais eficazes para cortar chapas metálicas.
Este artigo fornecerá informações importantes sobre o corte a laser de chapas metálicas antes de usá-lo. Vamos começar imediatamente.
O que é corte a laser de chapas metálicas?
Os processos de fabricação subtrativos são críticos para a modificação de materiais para produzir peças. O corte a laser de chapas metálicas é um dos métodos padrão para cortar e remover componentes de uma peça de trabalho. Esta técnica envolve cortar pedaços de material usando raios laser.
A tecnologia de corte a laser é baseada na tecnologia de controle numérico computadorizado (CNC), o que garante sua precisão impecável. Antes do processo de corte CNC ou a laser, o operador deve inserir códigos ou programas com desenhos ou padrões detalhados no computador.
O processo de corte a laser de chapa metálica
O corte de metal a laser usa feixes de laser para derreter metais e ligas, criando cortes suaves e nítidos. O processo de corte a laser consiste em duas operações síncronas.
Primeiro, o material absorve o feixe de laser focado – a energia que causa o corte. Em segundo lugar, o bocal de corte, que está disposto concentricamente aos lasers, fornece o gás de processo necessário para o corte. O gás protege o cabeçote de usinagem contra vapores e respingos e ajuda a remover o excesso de gás da folga de corte.
Existem basicamente três métodos para corte a laser de chapas metálicas.
1. Corte por fusão por feixe de laser
O corte por fusão a laser utiliza um gás protetor, geralmente nitrogênio. O gás de processo de baixa reação evapora continuamente o material na fenda de corte. Quando o material fundido é removido, o gás protetor evita a oxidação na aresta de corte sem afetar o processo.
Este processo de corte a laser é adequado para cortar chapas planas e finas de ligas de alumínio e aço inoxidável, onde é necessário um alto nível estético e menos operações de pós-processamento.
2. Corte por sublimação a laser
Como o nome sugere, o corte por sublimação a laser vaporiza o material. Em vez de derreter o material como acontece com outros processos de corte a laser, ele é imediatamente transferido do estado sólido para o estado gasoso – sublimação.
Assim como o corte por fusão, o corte por sublimação a laser usa gases inertes para expelir o vapor do material do corte. Isso significa que não há agentes oxidantes na aresta de corte. É amplamente utilizado para cortar materiais orgânicos como madeira, couro, têxteis, etc.
3. Corte com chama por feixe de laser
O corte por chama a laser usa um gás inflamável – oxigênio – para forçar a saída do material fundido. O laser aquece a peça e cria combustão espontânea após derreter o material. O gás oxigênio fornece mais energia para o processo de corte através da oxidação – uma reação exotérmica.
O corte por chama é ideal para cortar aço-carbono e materiais fusíveis, como cerâmica. Este processo de corte pode causar queimaduras na superfície de corte porque o gás é um agente oxidante. A otimização adequada dos parâmetros do processo ajuda a evitar a formação de rebarbas.
Tipos de laser para corte de chapa metálica
Os fabricantes normalmente usam três tipos diferentes de lasers para cortar materiais. Cada tipo de laser possui características distintas e é mais adequado para cortar determinados materiais. Abaixo está uma visão geral dos três tipos de lasers para corte.
1. Laser de fibra
As máquinas de corte a laser de fibra usam fibra de vidro para cortar. Eles geram uma potência muito alta para cortes poderosos e precisos. Este laser faz parte de uma família de lasers de estado sólido que consiste em um “laser semente” que é amplificado por fibras de vidro especiais.
Esses lasers são adequados para cortar quase todos os materiais, desde metais até ligas e não metais, como madeira, vidro e plásticos. Além do corte, também são ideais para outras operações como recozimento e gravação.
Além disso, são os lasers mais duradouros, com uma vida útil prolongada de mais de 25.000 horas e exigindo menos manutenção.
2.CO2 Laser
Com2 Os lasers produzem raios laser passando uma corrente elétrica através de um tubo preenchido com uma mistura de gases nobres, principalmente nitrogênio e hélio. São as formas mais comuns de laser porque são eficientes, baratos e cortam vários tipos de materiais em altas velocidades.
No entanto, eles produzem menos poder de corte em comparação com os lasers de fibra. Portanto, eles não são uma boa escolha para corte a laser de chapas metálicas. Normalmente, os fabricantes preferem utilizá-los para cortar não metais e materiais orgânicos como madeira, papel, acrílico, etc.
3. Laser de cristal (Nd:YAG ou Nd:YVO)
Os lasers de cristal produzem seus feixes a partir de cristais Nd:YAG (granada de ítrio-alumínio dopada com neodímio) ou cristais Nd:YVO (ortovanadato de ítrio dopado com neodímio, YVO4). No entanto, estes últimos são mais comuns.
Esses cristais produzem feixes com alto desempenho de corte. No entanto, são caros e não duram muito, pois têm meia-vida baixa, em torno de 8.000 a 15.000 horas. São amplamente utilizados para cortar plásticos, metais e não metais, incluindo cerâmica.
7 vantagens do corte a laser de chapa metálica
Vamos explorar os benefícios do corte a laser de chapas metálicas para o setor manufatureiro.
1. Alta precisão e exatidão
O corte a laser é adequado para corte de chapas metálicas devido à sua extrema precisão. As máquinas estão equipadas com a capacidade de realizar cortes complexos com extrema precisão e exatidão. Na indústria, o corte a laser é a técnica preferida para cortar chapas metálicas com detalhes específicos que exigem tolerâncias restritas.
Alguns cortadores podem fazer cortes precisos com precisão de até 0,0005 polegadas. Por esse motivo, é uma aplicação importante na maioria das empresas de manufatura. Como os lasers derretem as peças metálicas, os cortadores produzem pouca ou nenhuma rebarba. Em vez disso, eles deixam uma borda limpa, lisa e nítida.
2. Processo automatizado
O corte a laser é feito em sistemas CNC (Controle Numérico Computadorizado). Assim que o operador técnico insere os programas no computador, o processo é executado de forma independente. Portanto, são necessárias menos intervenção humana e menos mão de obra. Além disso, com maior eficiência de corte, há pouca ou nenhuma margem para erros.
3. Prevenção de danos
Existe um equívoco de que o corte a laser de metal causa deformação. No entanto, isso está errado. O calor do corte a laser afeta apenas pequenas partes do material e não afeta a tolerância.
Além disso, o processo de corte a laser é rápido; os lasers aquecem e derretem as peças a serem removidas. Portanto, o calor não tem efeito significativo nas outras partes do material. Na maioria dos casos, não haverá deformação ou deformação do seu material.
4. Compatível com a maioria dos materiais
Outra vantagem importante deste método de fabricação subtrativo é a capacidade de trabalhar com uma ampla variedade de materiais. Corta facilmente qualquer material, seja cobre, alumínio, aço inoxidável ou até titânio. Finalmente, os lasers são usados em temperaturas muito altas para derreter o material.
5. Custo relativamente baixo
As máquinas de corte a laser são caras. No entanto, em comparação com outras máquinas CNC, elas são mais econômicas. Além do mais, é uma máquina de tamanho único – o que significa que uma única máquina de corte a laser é ideal para todas as suas necessidades de corte. Você não precisa fazer modificações na máquina para diferentes operações de corte.
Além disso, é durável. O dispositivo não tem contato com os materiais que estão sendo cortados, portanto há pouco ou nenhum atrito ou desgaste superficial. Além disso, não consiste em várias peças, portanto, é necessária menos manutenção e serviços. Em geral, os custos operacionais de um cortador a laser são mais baixos em comparação com outras ferramentas de fabricação tradicionais.
6. Alta versatilidade
Além da compatibilidade do corte a laser com a maioria dos materiais, o processo é extremamente versátil. Ao contrário de outros dispositivos, você pode usar um cortador a laser para múltiplas funções de corte, desde cortes simples até complexos e aqueles que exigem tolerâncias restritas e designs complexos. Esse recurso o torna uma excelente escolha para a maioria dos setores.
7. Baixo consumo de energia
Na verdade, os cortadores a laser requerem eletricidade para aquecer e derreter efetivamente os materiais durante o corte. No entanto, a tecnologia de corte é mais eficiente em termos energéticos do que outros métodos de corte.
Além disso, ao contrário de outras máquinas, possui menos peças móveis, o que significa menores necessidades de energia. Além disso, a alta velocidade da máquina permite um corte rápido, economizando tempo e energia.
As desvantagens do corte a laser de chapas metálicas
As principais desvantagens do corte a laser de chapas metálicas incluem:
1. Requer operador técnico
Para usar uma máquina de corte a laser de maneira eficaz, você precisa de um especialista que entenda todas as suas funções e possa identificar rapidamente os problemas para fazer as correções adequadas em tempo hábil. Se você não configurar o dispositivo corretamente, poderá danificar seus materiais ou a própria máquina. Portanto, se você deseja executar um serviço de corte a laser, precisa contratar um profissional.
2. Limitações na espessura do metal
Os cortadores a laser são altamente compatíveis com a maioria dos materiais, especialmente chapas metálicas. No entanto, ao trabalhar com metais grossos, outras técnicas de corte devem ser consideradas. Na maioria das indústrias de manufatura, os cortadores a laser cortam chapas de alumínio com espessura máxima de 15 mm e chapas de aço com espessura de 6 mm.
3. Liberação de fumos e gases nocivos
Descobrimos que o corte a laser utiliza calor para derreter os materiais cortados. À medida que os materiais derretem, a máquina libera fumos e gases nocivos no meio ambiente. Portanto, é recomendável usar essas máquinas em ambientes bem ventilados.
4. Alto investimento inicial
Os custos de aquisição de um cortador a laser de alta qualidade são elevados. Custam mais de US$ 2.000, quase o dobro do preço de outras máquinas de corte, como: B. cortador a jato de água. Para administrar um negócio de corte a laser, você deve estar disposto a fazer um investimento inicial.
Dicas importantes para peças de corte a laser
Para atender aos requisitos de precisão e qualidade do corte a laser de suas peças, siga as diretrizes a seguir.
1. Escolha os materiais certos
A seleção de materiais é crítica para qualquer processo de fabricação. O material que você escolhe para sua peça depende das propriedades que você deseja no produto final. Além de chapas metálicas como alumínio e zinco, plásticos e outros polímeros são boas opções para fabricação de peças dependendo da sua necessidade. Algumas propriedades que os fabricantes procuram na hora de escolher um material são flexibilidade, conformabilidade, ductilidade, rigidez, etc.
2. Projete com software que cria arquivos vetoriais
As máquinas de corte a laser funcionam apenas com arquivos vetoriais. Portanto, use softwares como Adobe Illustrator para vetorizar seus designs. Esses arquivos têm formatos como .ai, .step, .eps, etc.
3. Pense no corte
O corte é a parte do material que vaporiza quando o feixe de laser incide sobre a peça. Ao projetar sua peça, você precisa considerar o corte.
4. Os detalhes não devem ser menores que a espessura do metal
A espessura do metal é um fator essencial a ser considerado ao cortar a laser. Quanto mais espessas forem as folhas de metal, menor será a probabilidade de os lasers penetrarem.
5. Distância mínima entre linhas de corte
Para obter resultados ideais no corte a laser, é crucial uma distância suficiente. A distância mínima para corte de chapa a laser deve corresponder à espessura do seu material. Por exemplo, se você estiver cortando uma folha com 2 mm de espessura, deverá deixar uma folga de 2 mm.
Aplicações de peças de corte a laser
Abaixo estão as aplicações do corte a laser.
1. Equipamento médico
Carrinhos, camas, instrumentos cirúrgicos, pregos ortopédicos, hastes, etc. são todos feitos de metais cortados a laser. Embora muitos instrumentos cirúrgicos sejam agora fabricados através de impressão 3D, o corte a laser é a técnica preferida para a sua fabricação.
2. Fabricação de joias
A maioria dos designs de joias contém padrões complexos que podem ser facilmente recriados com cortadores a laser. As joias geralmente são feitas de materiais finos. Portanto, o corte a laser é adequado para a fabricação de joias.
3. Design de interiores
As folhas cortadas a laser são ótimas para divisórias, o que pode melhorar a aparência geral de uma sala e criar mais espaço. Ao combinar a precisão do corte a laser com a criatividade do fabricante, você pode dar ao seu espaço a aparência personalizada que deseja.
4. Indústria aeroespacial
Devido à alta precisão dimensional, a indústria aeroespacial é uma das usuárias mais importantes da tecnologia de corte a laser. A maioria das peças de aeronaves e outros equipamentos, como detectores de metais, carrinhos, transportadores, etc., passam por algumas operações de corte durante a fabricação.
Concluindo
Finalmente, você deve ter um conhecimento abrangente do corte a laser de chapas metálicas. É um processo de fabricação avançado para a produção de grandes séries e peças com altas demandas de precisão dimensional. Você pode decidir se deseja aplicar o método às suas necessidades de fabricação.
Se você deseja trabalhar com uma empresa que garante serviços de corte a laser de alta qualidade, o serviço de corte de chapas da WaKen é ideal para suas necessidades de fabricação. Somos uma empresa certificada pela ISO que oferece serviços de fabricação de chapas metálicas de classe mundial para fabricação rápida e produção personalizada. Não importa dobra de chapa, estampagem, soldagem, etc., podemos atender a todas as suas necessidades de usinagem.
Perguntas frequentes
Os cortadores a laser podem danificar meus materiais?
Não. Muitas pessoas acreditam que as altas temperaturas durante o corte a laser podem danificar os materiais. No entanto, os cortadores a laser são precisos e trabalham em velocidades incríveis, de modo que o feixe derrete apenas as peças que você deseja cortar. Além disso, a alta velocidade significa que seus materiais não ficam expostos a altas temperaturas por muito tempo.
Devo terceirizar ou comprar minhas peças de chapa metálica usando uma máquina de corte a laser?
As técnicas de corte a laser são essenciais para diversas operações de fabricação. É um processo extremamente eficaz, adequado para cortar a maioria dos materiais, especialmente chapas metálicas.
Se você administra um pequeno serviço de manufatura, é melhor terceirizar sua operação de corte. Ou seja, contrate um prestador de serviços para suas necessidades de corte a laser. Isso permite que você economize custos que podem ser investidos em outros aspectos da produção. Entre em contato com a Waken para suas necessidades de corte a laser e fabricação de chapas metálicas.
Quais processos posso escolher para meu projeto além do corte a laser?
O corte a laser não é o único método de corte de alta precisão para fabricação industrial. Você deve decidir não usar cortadores a laser para sua fabricação ou não tem certeza de como cortar formas de sua chapa metálica? Abaixo estão excelentes alternativas para escolher para suas necessidades de fabricação.
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