O corte a laser é um método de usinagem sem contato que oferece alta energia e controle de densidade.
O feixe de laser é focado para formar um ponto de luz de alta densidade de energia e tem muitas vantagens quando usado no processo de corte. O corte a laser utiliza principalmente quatro métodos de corte diferentes para lidar com diversas situações.
Corte por fusão
O corte por fusão a laser derrete parcialmente a peça de trabalho e ejeta o material fundido usando fluxo de ar. Como a transferência do material ocorre apenas no estado líquido, o processo é denominado corte por fusão a laser. O feixe de laser é acompanhado por um gás de corte inerte de alta pureza que faz com que o material derretido saia da ranhura, e o próprio gás não participa do corte.
O corte por fusão a laser atinge uma velocidade de corte mais alta do que a gaseificação porque a energia necessária para a gaseificação é normalmente maior do que a energia necessária para derreter o material. No corte por fusão a laser, o feixe de laser é apenas parcialmente absorvido. A velocidade máxima de corte aumenta com a potência do laser e diminui com o aumento da espessura da placa e da temperatura de fusão do material.
Quando a potência do laser está abaixo de um determinado nível, o fator limitante é a pressão do ar na ranhura e a condutividade térmica do material. O corte por fusão a laser pode criar uma incisão não oxidante para ferro, aço e titânio, pois há derretimento, mas não pode atingir a densidade de potência do laser necessária para a gaseificação. Para materiais de aço, isso está na faixa de 104W/cm2 até 105 W/cm2.
Corte por vaporização
No processo de gaseificação a laser, a temperatura da superfície do material sobe até o ponto de ebulição tão rapidamente que evita o derretimento causado pela condução de calor. Parte do material vaporiza em vapor, enquanto parte do material é expelida pelo fluxo de gás auxiliar do fundo da fenda. Este processo requer uma potência de laser muito alta. Para evitar que o vapor do material se condense na parede da fenda, a espessura do material não deve exceder o diâmetro do feixe de laser.
Este processo só é adequado para aplicações onde há necessidade de evitar a remoção de material fundido. É usado apenas em pequenas áreas para ligas ferrosas e não pode ser usado para materiais como madeira e certas cerâmicas que não apresentam estado fundido e, portanto, são menos propensos a causar condensação no material. Além disso, esses materiais geralmente requerem uma incisão mais espessa.
No corte por gaseificação a laser, o foco ideal do feixe depende da espessura do material e da qualidade do feixe. A potência do laser e o calor de gaseificação têm apenas um certo efeito na posição ideal do foco. No caso de espessura da chapa inferior a um determinado número, a velocidade máxima de corte é inversamente proporcional à temperatura de gaseificação do material. A densidade de potência do laser necessária é superior a 108W/cm2 e depende do material, da profundidade de corte e da posição do foco do feixe.
Sob certas espessuras de chapa, a velocidade máxima de corte é limitada pela velocidade do jato de gás.
Corte controlado por fratura
O corte controlado por fratura por meio de aquecimento por feixe de laser é um método de corte controlável e de alta velocidade para materiais frágeis propensos a danos por calor.
O conteúdo principal deste processo de corte envolve o aquecimento do feixe de laser em uma pequena área do material frágil, causando um grande gradiente térmico e graves deformações mecânicas na região, o que leva à trinca do material. Desde que o gradiente de aquecimento equilibrado seja mantido, o feixe de laser pode guiar as fissuras em qualquer direção desejada.
Corte por fusão por oxidação（Corte a chama a laser）
O corte por fusão geralmente usa um gás inerte. Se for utilizado oxigênio ou outro gás reativo, o material é iluminado sob a irradiação do feixe de laser e reage quimicamente com o oxigênio, produzindo outra fonte de calor que aquece ainda mais o material. Este processo é chamado de corte por fusão por oxidação.
Devido a este efeito, a velocidade de corte para a mesma espessura do aço estrutural é mais rápida do que a do corte por fusão, mas as incisões de corte podem ser piores. Pode produzir costuras de corte mais largas, rugosidade óbvia, zonas de impacto térmico aumentadas e pior qualidade das bordas.
O corte a laser com chama não é adequado para usinar modelos de precisão e cantos vivos, pois há risco de queimar os cantos vivos. O laser de modo pulsado pode ser usado para limitar o efeito do calor e a potência do laser determina a velocidade de corte.
No caso de uma determinada potência do laser, os fatores limitantes são o fornecimento de oxigênio e a condutividade térmica do material.
Conclusão
Esses são os quatro métodos de corte a laser mais comumente usados, e os usuários podem determinar o plano de corte com base na potência do equipamento de corte, nos requisitos de processamento e nas características do material.
