Os tubos metálicos são amplamente utilizados em uma variedade de indústrias, incluindo fabricação aeroespacial, máquinas de construção, indústria automotiva, petroquímica e equipamentos agrícolas. Diferentes aplicações exigem peças de vários formatos e tamanhos para atender às diversas necessidades dessas indústrias.
A tecnologia de processamento a laser é particularmente adequada para trabalhar com vários tipos de tubos metálicos. Os sistemas de corte a laser de tubos caracterizam-se pela sua elevada flexibilidade e automatização, permitindo a produção de pequenos lotes de diferentes materiais e tipos de produtos.
Sistema de orientação e foco do feixe
O sistema de orientação e foco do feixe direciona o feixe de laser emitido pelo gerador para a óptica de foco da cabeça de corte. Para o corte de tubos a laser, obter um corte de alta qualidade requer um feixe de laser focado com pequeno diâmetro e alta potência, o que requer saída de modo de ordem baixa do gerador de laser.
Para obter um diâmetro de feixe focalizado menor durante o corte do tubo, o laser deve operar em modo transversal de ordem inferior, idealmente no modo fundamental. A cabeça de corte do equipamento de corte a laser é equipada com uma lente de foco, que permite que o feixe de laser seja focado em um pequeno ponto, permitindo um corte de tubos de alta qualidade.
Controle de trajetória da cabeça de corte
No corte de tubos, a peça de trabalho é normalmente uma superfície curva espacial complexa. Os métodos de programação tradicionais podem ser desafiadores, exigindo assim que os operadores selecionem o caminho de processamento correto e os pontos de referência apropriados com base nos requisitos do processo.
O sistema de controle numérico registra o avanço de cada eixo e as coordenadas dos pontos de referência. As funções de interpolação espacial linear e circular do sistema de corte a laser são utilizadas para registrar as coordenadas durante o processo e gerar o programa de usinagem.
Controle Automático da Posição Focal do Corte a Laser
Controlar a posição do ponto focal de corte a laser é um fator crítico que afeta a qualidade do corte. Uma das principais tecnologias no corte de tubos a laser é manter a posição do foco perpendicular à superfície da peça por meio de dispositivos automáticos de medição e controle.
Com controle integrado da posição do foco do laser e dos eixos lineares (XYZ) do sistema de processamento a laser, o movimento da cabeça de corte a laser torna-se mais ágil e preciso, evitando colisões com o tubo a ser cortado ou outros objetos durante o processamento.
Influência dos principais parâmetros do processo
- Efeito da potência do laser
Para geradores de laser de ondas contínuas, a potência do laser impacta significativamente o processo de corte. Em teoria, maior potência do laser permite maiores velocidades de corte.
Porém, considerando as características específicas dos tubos, o máximo poder de corte nem sempre é a melhor escolha. À medida que a potência de corte aumenta, o modo do laser também muda, afetando o foco do feixe de laser.
Na prática, muitas vezes optamos por uma configuração de potência abaixo do máximo para garantir a maior densidade de potência no ponto focal, garantindo assim eficiência e qualidade no corte a laser.
- Efeito da velocidade de corte
Para obter uma boa qualidade de corte, a velocidade de corte deve estar dentro de uma determinada faixa. Se a velocidade for muito lenta, o calor excessivo se acumula na superfície do tubo, aumentando a zona afetada pelo calor, alargando o corte e queimando as bordas cortadas, resultando em uma superfície áspera.
Aumentar a velocidade reduz a largura média do corte ao redor da circunferência do tubo, e esse efeito é mais pronunciado com diâmetros de tubo menores.
À medida que a velocidade aumenta, o tempo de interação do laser diminui, reduzindo a energia total absorvida pelo tubo, diminuindo a temperatura na frente do tubo e estreitando a largura do corte. Se a velocidade for muito rápida, poderão ocorrer cortes incompletos ou quebras, afetando a qualidade geral do corte.
- Efeito do diâmetro do tubo
Ao cortar tubos a laser, as características dos próprios tubos influenciam muito o processo. Por exemplo, o tamanho do diâmetro de um tubo circular afeta significativamente a qualidade do corte.
Estudos sobre corte a laser de tubos de aço sem costura de paredes finas mostraram que, com parâmetros de processo constantes, um aumento no diâmetro do tubo resulta em um corte mais amplo.
- Tipo e pressão do gás auxiliar
Para cortar tubos não metálicos e alguns tubos metálicos, ar comprimido ou gases inertes (como nitrogênio) podem ser usados como gases auxiliares, enquanto para a maioria dos tubos metálicos, gases ativos (como oxigênio) são preferíveis.
Depois de selecionar o tipo de gás auxiliar, determinar sua pressão também é crucial. É necessária alta pressão ao cortar tubos de paredes finas em altas velocidades para evitar que a escória adira às bordas cortadas.
Por outro lado, ao cortar paredes mais espessas ou em velocidades mais lentas, a pressão do gás auxiliar deve ser reduzida para evitar cortes incompletos. A posição do ponto focal do feixe de laser durante o corte do tubo também é vital.
O ponto focal geralmente deve estar na superfície do tubo que está sendo cortado; quando na posição ideal, o corte é minimizado, a eficiência de corte é maximizada e os melhores resultados de corte são alcançados.
