O corte a laser é um método muito eficiente para fabricação de metais. Ele usa feixes de laser de alta potência para cortar e moldar facilmente os materiais mais rígidos. Sua eficácia o tornou uma opção de fabricação superior aos métodos de corte tradicionais. No entanto, muitas pessoas ainda não entendem os conceitos básicos desse processo e perguntam: "O que é corte a laser?"
Compreender os conceitos básicos do corte a laser é essencial para obter o máximo desse processo. Se você é uma dessas pessoas e não tem nenhum conhecimento sobre corte a laser, não se preocupe! Neste artigo, explicarei tudo sobre esse processo de corte a laser. Você aprenderá sobre a história, os principais componentes e o funcionamento passo a passo do corte a laser. Então, vamos começar!
O que é corte a laser?
É um processo avançado que utiliza feixes de laser de alta energia. Esses feixes derretem ou vaporizam o ponto-alvo. O sistema computadorizado controla a direção e a intensidade desses feixes para criar cortes e formas precisos. Esse procedimento de corte sem contato não causa nenhum desperdício de materiais.
As máquinas de corte a laser vêm com fontes de laser. Essa fonte emite lasers com a energia necessária, que são as peças de trabalho. A história da tecnologia a laser remonta à década de 1960. Theodore Maiman trabalhou pela primeira vez na tecnologia a laser em 1960. Naquela época, os fabricantes dependiam de métodos de corte manual.
Em 1965, o Western Electric Engineering Research Center inventou a primeira máquina de corte a laser. Era uma máquina básica, sem nenhum recurso específico de precisão, mas foi o primeiro passo em direção à inovação. O uso inicial das máquinas a laser foi para criar furos em matrizes de diamante. Lembre-se de que cortar material duro sempre foi um desafio.
No entanto, os fabricantes podiam cortar, moldar e fazer furos nos materiais mais rígidos com máquinas a laser. Na década de 1980, o CO₂ também foi desenvolvido, o que atraiu ainda mais a atenção. No início da década de 1990, o sistema de controle computadorizado foi introduzido na máquina de corte a laser.
Isso provou ser um avanço significativo no aumento da precisão das máquinas de corte a laser. Depois disso, muitos fabricantes começaram a usar essas máquinas a laser baseadas em CNC devido à sua precisão e velocidade rápida. Atualmente, essas máquinas são indispensáveis para os setores de manufatura avançada. Do setor automotivo ao aeroespacial, seu uso é predominante em todos os lugares.
Componentes de uma máquina de corte a laser
As máquinas de corte a laser parecem ser uma única unidade. No entanto, seu trabalho é muito complexo e requer a funcionalidade sistemática de vários componentes. Compreender os componentes e suas funções é fundamental, pois eles controlam o funcionamento de um todo corte a laser máquina. Na seção abaixo, discutirei cada um dos componentes da máquina de corte a laser:
- Fonte de laser: Como o nome sugere, é uma fonte que emite feixes de laser de alta energia. Há diferentes tipos de fontes de laser disponíveis, dependendo do tipo de máquina.
- Mesa de trabalho: É a plataforma onde a peça de trabalho é fixada. Em geral, uma mesa de trabalho prende a peça de trabalho (material) e permite que ela se mova. Como resultado, ela aumenta o funcionamento suave das máquinas de corte a laser.
- Controlador CNC: É a parte mais essencial de uma máquina de corte a laser moderna. O operador fornece instruções codificadas em G a esse controlador CNC. Esses controladores CNC controlam o funcionamento da máquina de acordo com as instruções fornecidas. O cabeçote de corte das máquinas de corte a laser se move em direção a um controlador CNC.
- Lentes e espelhos: O laser emitido pela fonte é geralmente disperso. A óptica de foco, como espelho e lente, focaliza esse feixe de laser. Essas lentes ou espelhos concentram o feixe de laser no ponto certo para um corte preciso.
- Cabeça de corte: As lentes e os espelhos discutidos acima estão no cabeçote de corte. Ele também é composto por bicos que emitem gases específicos, ou seja, oxigênio ou nitrogênio. Esse cabeçote se move sobre o material e direciona o feixe de laser para o ponto certo.
- Sistema de movimento: Como dito anteriormente, o cabeçote de corte se move acima do material. O sistema de movimento auxilia no movimento do cabeçote de corte. O sistema consiste em motores, correias e trilhos. Isso permite que o cabeçote se mova nos eixos X, Y e Z de acordo com instruções computadorizadas.
Como funciona o corte a laser? Processo passo a passo
Todos os componentes mencionados acima trabalham juntos. Um pequeno defeito em qualquer um dos componentes fará com que a máquina de corte a laser falhe. Na seção abaixo, discutirei o processo passo a passo de como funciona o corte a laser. Então, vamos começar!
1- Geração de instruções codificadas
A primeira etapa do operador é gerar as instruções com código G. Essa etapa é crucial, e pequenos erros podem levar a imperfeições no corte ou na modelagem. Além disso, ela exige um nível mais alto de especialização.
Vou falar sobre como as instruções codificadas em G são criadas. Primeiro, a forma necessária é projetada. Trata-se de um modelo digital do que os fabricantes precisam. Em geral, os fabricantes contam com a ajuda de designers especializados para fazer os projetos iniciais. Os projetistas usam software CAD para criar modelos. É uma forma que os fabricantes querem que as máquinas de corte a laser produzam.
Quando o modelo estiver pronto, ele será enviado ao software CAM. O software CAM processa o projeto fornecido a ele. Após a interpretação adequada, esse software cria instruções computadorizadas. Essas instruções estão na forma de códigos (instruções codificadas por G). Em seguida, o operador envia essas instruções codificadas para as máquinas de corte a laser.
Você pode se perguntar como as máquinas recebem essas instruções ou arquivos codificados em G. Conforme discutido acima, as máquinas a laser vêm com uma interface. O operador usa essa interface computadorizada para transferir a instrução codificada em G para a máquina. Lembre-se de que os controladores CNC interpretam essas instruções e as seguem.
2- Geração de feixe de laser
A segunda etapa é a geração de feixes de laser. Como eu disse anteriormente, as máquinas de corte a laser vêm com fontes de laser. Essas fontes consistem em gases que criam feixes de laser. Em geral, esses gases incluem dióxido de carbono, nitrogênio e hélio. Dentro da fonte, a energia elétrica é liberada. Essa energia excita os átomos desses gases.
Lembre-se, quando um átomo absorve energia, ele passa para um estado de energia mais alto. O mesmo acontece nas máquinas a laser. Os átomos desses gases absorvem energia elétrica e passam para um estado de energia mais alto. Mas quando esses elétrons retornam a uma camada de energia mais baixa, eles liberam energia. A liberação de energia é na forma de luz, que conhecemos como raio laser.
3- Amplificação do laser
O laser (energia luminosa) que obtemos quando um átomo chega a um estado de energia mais baixo é disperso. Essa energia dispersa é inútil e não pode ajudar no processo de corte. Portanto, as máquinas de corte a laser usam óptica de foco especializada. As lentes e os espelhos concentram o feixe de laser e não permitem que ele se disperse.
Devido a essas lentes, o feixe de laser torna-se muito focado e mais estreito. Ele pode atingir facilmente alvos ou pontos minúsculos devido ao seu foco e concentração. Lembre-se de que as máquinas vêm com ressonadores de laser, que amplificam a energia do feixe de laser. O ressonador de laser consiste em uma série de espelhos que refletem a luz.
Quando o feixe de laser (fóton) atinge os espelhos, ele se move para frente e para trás devido à reflexão. Lembre-se de que esses espelhos estão em série. Devido à ligação contínua, a energia do fóton aumenta. Há um espelho na série que é parcialmente reflexivo. Quando um fóton o atinge, esse espelho permite que ele escape com energia amplificada.
Esses fótons de escape são os feixes de laser que as máquinas usam. Esses feixes são direcionados para a peça de trabalho. Eles têm maior energia para cortar e moldar qualquer material de qualquer espessura. A interface das máquinas de corte a laser permite que os operadores ajustem o nível de amplificação dos feixes de laser.
4- Foco do feixe através do cabeçote de corte
Como eu disse anteriormente, o laser sai pelo cabeçote de corte. Esse cabeçote consiste em espelhos e lentes que amplificam o laser. Depois de amplificar o feixe de laser, ele sai pelo bocal do cabeçote de corte. Esse cabeçote passa sobre o material ou a peça de trabalho. O laser sai e atinge diretamente a superfície do material.
Devido à maior energia do feixe, ele derrete e evapora o material. Como resultado da fusão, o material é cortado com suavidade. O material mais forte e mais espesso requer um nível mais alto de amplificação do feixe de laser, e vice-versa. O movimento do cabeçote de corte é significativo. Se esse movimento não for correto, os fabricantes nunca obterão um corte preciso.
Portanto, as máquinas de corte a laser são fornecidas com um controlador CNC. Esse componente controla o movimento do cabeçote de corte de acordo com instruções computadorizadas. Todos os fabricantes que usam cortadores a laser baseados em CNC têm designers internos que criam projetos em CAD. Lembre-se de que um projeto errado resultará em uma instrução de código G errada, arruinando a precisão.
5- Função do gás de assistência no corte a laser
Em geral, o feixe de laser derrete o material e o corta. Entretanto, a parte derretida pode ter uma aparência feia e afetar o acabamento dos cortes, certo? Nesses casos, as modernas máquinas de corte a laser vêm com opções de gás de assistência, como nitrogênio ou oxigênio. Esses gases saem do bocal do cabeçote de corte e limpam a peça cortada. Eles não permitem que o resíduo derretido permaneça no corte.
Dessa forma, o feixe de laser pode continuar cortando a peça de trabalho sem problemas. Além disso, esses gases de assistência eliminam as chances de oxidação, o que poderia ser um grande problema para a qualidade do corte. O bocal do cabeçote de corte tem uma pequena abertura. Quando um laser sai para cortar o material, a segunda abertura se abre. Como resultado, o assistente sai para limpar a peça cortada.
Quais materiais podem ser cortados a laser?
As máquinas de corte a laser são muito versáteis em termos de compatibilidade. Elas podem cortar e moldar facilmente qualquer material de qualquer espessura. Entretanto, a facilidade de corte de alguns materiais é melhor do que a de outros. Entretanto, não há nenhum material que não possa ser cortado com as modernas máquinas de corte a laser.
Lembre-se de que todos os metais podem ser cortados com máquinas de corte a laser. Entretanto, a espessura do material afeta a operação das máquinas a laser. Por exemplo, um material mais espesso precisará de um feixe de laser de alta energia e vice-versa. É interessante notar que as máquinas modernas vêm com recursos de ajuste. Os operadores podem ajustar facilmente a intensidade dos feixes de laser.
Os fabricantes podem cortar metais e não metais de qualquer espessura. Entretanto, alguns materiais reflexivos representam desafios para as máquinas de corte a laser. Eles refletem o feixe de laser (luz), desperdiçando parte da energia do feixe de laser. No entanto, esses materiais também podem ser cortados usando a técnica e os tipos de laser adequados.
Destaque rápido: Alguns materiais liberam fumaça quando são cortados a laser. Alguns exemplos são o PVC e os plásticos clorados. Esses vapores podem ser tóxicos para os seres humanos. Portanto, recomendo o uso de equipamentos de segurança, como luvas e máscaras. A inalação desses vapores pode causar alergias e outros problemas de saúde.
Conclusão
O processo de corte a laser é complexo e confuso. Para entendê-lo, é necessário ter conhecimento básico dos componentes da máquina. Neste artigo, expliquei os componentes e o funcionamento dessas máquinas. Mesmo que você seja um novato, entender como as máquinas a laser funcionam não será mais difícil.
Lembre-se de que há uma diferença entre as máquinas de corte a laser antigas e as modernas. Entretanto, essas diferenças estão em seus recursos adicionais. Os três funcionamentos essenciais de ambas as máquinas são praticamente semelhantes. As máquinas antigas sem controladores CNC são mais baratas e exigem mais esforço humano. Por outro lado, as máquinas modernas de corte a laser oferecem precisão excepcional.