A escolha do método de corte depende da situação específica. Além do corte a laser, existem outros métodos, como corte com água, corte a plasma e corte com fio. Quando eles são usados?
Segundo um engenheiro da área de corte:
- Atualmente, os principais lasers de fibra e lasers de dióxido de carbono estão sendo gradualmente eliminados devido ao seu alto consumo de energia, mas ainda há mercado para eles no campo não metálico.
- O preço dos equipamentos de fibra óptica caiu significativamente na faixa de média e baixa potência, principalmente desde que começaram a ser fabricados na China.
- Além dos métodos de corte a laser, há uma demanda relativamente grande por corte a plasma e a fio. O corte a fio é usado principalmente em indústrias de matrizes, enquanto o corte a plasma é usado com mais frequência para chapas grossas ou requisitos de baixa precisão. O corte com água não é mais comum na indústria metalúrgica, mas é amplamente utilizado no setor não metálico.
- Em desenvolvimentos futuros, espera-se que o corte a laser domine o mercado de corte de chapas metálicas. Espera-se também que o corte a laser ocupe uma parcela significativa do mercado de corte não metálico.
Analisaremos essas várias técnicas de corte com mais detalhes.
Definição de Corte a Laser, Corte a Jato de Água, Corte Plasma e Corte a Fio
Corte a laser
O corte a laser é um processo no qual um feixe de laser focado de alta densidade de potência é direcionado para a peça de trabalho, fazendo com que o material derreta, vaporize, apague ou atinja a ignição. O material fundido é então removido por uma corrente de ar de alta velocidade que é coaxial com o feixe de luz, resultando no corte da peça.
Atualmente, CO2 lasers pulsados e lasers de fibra são os tipos de laser mais comumente usados para corte. O corte a laser é considerado um dos métodos de corte térmico.
Corte por jato de água
O corte por jato de água, também conhecido como faca de água, é uma máquina de corte que utiliza fluxo de água de alta pressão para cortar materiais. Sob controle do computador, ele tem a capacidade de esculpir a peça conforme desejado, com impacto mínimo na qualidade do material.
O corte com água é dividido em dois métodos: corte sem areia e corte com areia.
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Corte Plasma
O corte por arco de plasma é um processo que utiliza o calor gerado por um arco de plasma de alta temperatura para derreter e vaporizar o metal na aresta de corte da peça de trabalho. O momento do plasma de alta velocidade é então usado para eliminar o metal fundido e formar um corte.
Corte de fio
A Usinagem por Descarga Elétrica com Fio (WEDM), também conhecida como Usinagem por Descarga Elétrica com Corte de Fio, é um tipo de processamento elétrico. Pode ser dividido em corte rápido com fio, corte médio com fio e corte lento com fio. O corte rápido do fio WEDM tem uma velocidade de deslocamento do fio de 6 a 12 m/s, e o fio se move para frente e para trás em alta velocidade com precisão de corte relativamente baixa.
O corte com fio WEDM médio é uma técnica mais recente que oferece funções de corte de múltiplas frequências com base no corte rápido com fio WEDM. O corte lento do fio WEDM tem uma velocidade de deslocamento do fio de 0,2 m/s. O fio do eletrodo se move em baixa velocidade e unidirecionalmente, resultando em uma precisão de corte muito alta.
Nas seções a seguir faremos uma comparação detalhada desses métodos de corte.
Várias comparações de corte a laser, corte a jato de água, corte a plasma e corte a fio
Comparação de aplicativos
As máquinas de corte a laser têm uma ampla gama de aplicações e podem cortar materiais metálicos e não metálicos. Por exemplo, materiais não metálicos, como tecido e couro, podem ser cortados com um cortador a laser CO2. Quando se trata de corte de metal, uma máquina de corte a laser de fibra é preferida devido à sua capacidade de produzir deformação mínima da placa.
O corte com água é considerado um método de corte a frio e não resulta em deformação a quente. Produz uma superfície de corte de alta qualidade e elimina a necessidade de usinagem secundária. Além disso, é fácil reprocessar, se necessário. O corte com água pode cortar qualquer material com eficiência, com velocidade de corte rápida e tamanho de processamento flexível.
As máquinas de corte a plasma são capazes de cortar aço inoxidável, alumínio, cobre, ferro fundido, aço carbono e outros materiais metálicos. Porém, o corte a plasma tem um efeito térmico perceptível e baixa precisão, dificultando o reprocessamento da superfície de corte.
O corte com fio só pode ser usado para cortar materiais condutores e requer refrigeração de corte durante o processo. Como resultado, materiais não condutores, como papel e couro, ou materiais sensíveis à água ou à poluição do líquido refrigerante, não podem ser cortados usando este método.
Comparação de espessura de corte
O uso de corte a laser para aço carbono na indústria é normalmente limitado a espessuras inferiores a 20 mm, com capacidade de corte geralmente inferior a 40 mm.
Para cortar aço inoxidável, o limite típico é inferior a 16 mm e a capacidade de corte geralmente é inferior a 25 mm. À medida que a espessura da peça aumenta, a velocidade de corte diminui significativamente.
O corte por jato de água tem a capacidade de cortar materiais com espessuras que variam de 0,8 mm a 100 mm e, em alguns casos, até materiais mais espessos.
A faixa de espessura de corte para cortadores de plasma é de 0 mm a 120 mm. Os cortadores de plasma que podem cortar metal com espessura de 20 mm são considerados os de melhor desempenho em termos de custo.
O corte com fio normalmente tem uma faixa de espessura de 40 mm a 60 mm, com capacidade de atingir até 600 mm para os cortes mais grossos.
Comparação de velocidade de corte
Se uma placa de aço macio com 2 mm de espessura for cortada com uma potência de laser de 1200 W, a velocidade de corte pode chegar a 600 cm/min. Para uma placa de resina de polipropileno com 5 mm de espessura, a velocidade de corte pode chegar a 1200 cm/min. Isso destaca a vantagem da velocidade do corte a laser para produção em massa.
A eficiência do corte com fio EDM é geralmente de 20 mm2 até 60mm2 por minuto, com um máximo de 300mm2 por minuto. Em comparação, o corte a laser é mais rápido e mais adequado para produção em massa.
A velocidade de corte com água é relativamente lenta, tornando-a menos adequada para produção em massa.
O corte a plasma tem uma velocidade de corte lenta e uma precisão relativamente baixa, tornando-o mais adequado para cortar chapas grossas. No entanto, a face final terá uma inclinação.
Para processamento de metal, o corte com fio oferece maior precisão, mas possui uma velocidade de corte lenta. Em alguns casos, outros métodos, como perfuração e corte de rosca, podem ser necessários, mas têm capacidades de corte limitadas.
Comparação de precisão de corte
A incisão de corte a laser é estreita, com lados paralelos e perpendiculares à superfície. A precisão do tamanho da peça cortada pode atingir ±0,2 mm.
O corte a plasma tem uma precisão inferior a 1 mm.
O corte com água não produz deformação térmica e tem precisão de ± 0,1 mm. Se uma máquina dinâmica de corte com água for usada, a precisão do corte pode ser melhorada até 0,02 mm e a inclinação do corte será eliminada.
O corte do fio geralmente tem uma precisão de ± 0,01 mm a ± 0,02 mm, com precisão máxima de ± 0,004 mm.
Comparação de largura de fenda de corte
O corte a laser é mais preciso que o corte a plasma, com pequenas fendas de aproximadamente 0,5 mm.
As ranhuras de corte do corte a plasma são maiores do que as do corte a laser, normalmente de 1 a 2 mm.
O corte com água resulta em fendas cerca de 10% maiores que o diâmetro do tubo de corte, normalmente de 0,8 mm a 1,2 mm. À medida que o diâmetro do tubo do cortador de areia aumenta, o tamanho da incisão também aumenta.
O corte com fio tem a menor largura de fenda, normalmente em torno de 0,1 mm a 0,2 mm.
Comparação da qualidade da superfície de corte
A rugosidade de precisão da superfície do corte a laser não é tão boa quanto a do corte com água e isso se torna mais pronunciado à medida que a espessura do material aumenta.
O corte com água não altera a textura do material ao redor da junta cortada. Isso ocorre porque o corte a laser é um método de corte térmico que altera a textura ao redor da área de corte.
Comparação de custos de insumos de produção
(1) Os cortadores a laser variam de preço dependendo do uso pretendido. Uma opção mais barata, como um cortador a laser de CO2, pode custar cerca de US$ 4.000, enquanto uma opção mais cara, como um cortador a laser de fibra de 1.000 W, pode custar mais de US$ 50.000. O corte a laser não possui consumíveis, mas apresenta o maior custo de investimento em equipamento e custos de manutenção entre todos os métodos de corte.
(2) Os cortadores de plasma são muito mais baratos do que os cortadores a laser e os preços variam com base em fatores como a potência e a marca da máquina de corte a plasma. O corte a plasma tem um alto custo de utilização, pois pode cortar qualquer material que conduza eletricidade.
(3) O equipamento de corte por jato de água perde apenas em custo, atrás apenas do corte a laser, com alto consumo de energia e custos de manutenção. Possui uma velocidade de corte mais lenta em comparação ao corte a plasma. Além disso, todos os abrasivos utilizados são descartáveis e podem contribuir para a poluição ambiental.
(4) O corte do fio normalmente custa vários milhares de dólares. No entanto, possui consumíveis, como fio de molibdênio, refrigerante de corte, etc. Existem dois fios comumente usados: um é o fio de molibdênio, que é caro, mas pode ser reutilizado muitas vezes e é usado para equipamentos de movimentação rápida de fio; o outro é o fio de cobre, que é usado para equipamentos de movimentação lenta, mas só pode ser usado uma vez. Além disso, as máquinas WEDM rápidas são 5 a 6 vezes mais baratas que as máquinas WEDM lentas.
