O corte a laser é um método popular fabricação de metais tecnologia. Ela utiliza um feixe de laser de alta potência e altamente focalizado para cortar a peça de trabalho (material). Os cortadores a laser modernos utilizam a tecnologia CNC, que aumenta sua precisão. É interessante notar que há diferentes tipos de corte a laser. Cada método difere dos outros em muitos aspectos.
Alguns deles são ideais para cortar metais, enquanto outros são adequados para não metais. Além disso, os métodos de corte a laser diferem em termos de custo e preço. Compreender o corte a laser é essencial, especialmente se você estiver no ramo de fabricação de metais. Este artigo abordará todas as vantagens e desvantagens desses métodos de corte a laser.
Noções básicas da tecnologia de corte a laser
Em um artigo anterior, discuti a noções básicas da tecnologia de corte a laser e seus princípios de funcionamento. Se você for um novato, recomendo fortemente que leia esse artigo primeiro. Ele o ajudará a entender os tipos de laser com mais facilidade. Vamos ter uma breve visão geral dessa tecnologia.
O corte a laser é uma tecnologia avançada que utiliza feixes de laser de alta energia e altamente focados. Esses feixes de laser são direcionados para o ponto desejado. Como esses lasers têm energia muito alta, eles podem derreter facilmente o metal ou o material. Dessa forma, esses lasers criam cortes eficazes no material.
No passado, o corte a laser era um processo mais manual. O operador tinha de usar o cabeçote do laser e direcionar o laser para os materiais. Entretanto, as modernas máquinas de corte a laser vêm com sistemas CNC. Essas máquinas usam instruções computadorizadas fornecidas pelos operadores para cortar os materiais. O cabeçote do laser se move de acordo com a direção do sistema automatizado.
Devido ao envolvimento do CNC, o corte a laser se tornou um processo sem contato. Não é necessário segurar o cabeçote do laser nem se preocupar com o alinhamento da peça de trabalho. As máquinas a laser são tão avançadas que cuidam de tudo. Tudo o que você precisa fazer é fornecer as instruções corretas computadorizadas ou codificadas em G. O cabeçote do laser se moverá e cortará a peça. O cabeçote do laser se moverá e cortará o material.
Tipos de corte a laser
Como mencionei anteriormente, os métodos de corte diferem em muitos aspectos. Entre eles estão a velocidade, o custo e a compatibilidade com o material, entre outros fatores. Na seção abaixo, discutiremos todos os tipos populares de corte a laser. Então, vamos nos aprofundar!
1- Corte a laser CO₂
Esse método de corte a laser é muito popular entre as empresas de pequeno e médio porte. Ele usa uma mistura de diferentes gases para suas operações. A mistura contém dióxido de carbono (CO₂), nitrogênio e hélio. Além disso, alguns gases de assistência, como o nitrogênio, também são usados para limpar a área de corte.
Esses gases auxiliares também sopram os detritos resultantes do corte. Esse método necessita de energia elétrica para sua operação. Essa energia excita a mistura de gases. Como resultado, é produzido um feixe de laser de alta potência. Entretanto, esse feixe não é muito focado ou concentrado. Esse laser, quando está sob o cabeçote do laser, enfrenta vários espelhos e lentes.
Essas lentes tornam os lasers mais focados e concentrados. Como resultado, o feixe de laser vai até o ponto desejado e derrete a superfície do material. A energia desses feixes é tão alta que pode até evaporar os materiais. O método de corte a laser CO₂ é ideal para materiais não metálicos, como madeira, couro, vidro e plásticos.
Se você usá-lo para cortar metais ou materiais refletivos, sua eficácia e eficiência diminuirão bastante. Aqui está uma tabela que mostra os prós e os contras do corte a laser de CO₂:
| Prós | Contras |
| Alta precisão, | Não para metais espessos/refletivos |
| Funciona em muitos não-metais. | Mais lento em metais |
| Excelente para gravação | Tamanho volumoso da máquina |
| Cortes suaves e limpos. | Necessita de manutenção frequente |
| Custo mais baixo do que os lasers de fibra, | Maior uso de energia |
2- Corte a laser de fibra
O corte a laser de fibra é uma opção mais avançada e superior ao corte a laser de CO₂. Ele não usa uma mistura de diferentes gases para produzir lasers. Em vez disso, envolve a amplificação da luz para criar o laser. Primeiro, a energia é fornecida ao material (fibra). Essa adição de energia nas fibras excita os átomos desses materiais.
Essa excitação dos átomos libera energia na forma de fótons. É interessante notar que esses fótons não estão imóveis, mas ricocheteiam dentro das máquinas a laser. Seu movimento ou colisão de fótons excita ainda mais outros átomos. Isso resulta na emissão estimulada de energia. Como as máquinas consistem em dois espelhos, onde os fótons atingem aleatoriamente.
Um espelho é parcialmente removido, e a energia, na forma de um feixe de laser, sai da máquina. Esse feixe de laser é então direcionado para o ponto desejado no material. Como esse laser tem energia muito alta, ele derrete e corta os materiais. Ao contrário do corte a laser de CO₂, esse método pode cortar facilmente metais e materiais refletivos.
O laser tem excelente força de corte, o que lhe permite cortar materiais robustos. Esses materiais incluem aço inoxidável, alumínio, latão e outros. A tecnologia é particularmente eficaz para componentes de precisão como Estênceis SMT. No entanto, ele pode ser um pouco mais lento ao cortar não metais, como madeira ou vidro. O custo inicial do corte a laser de fibra é muito alto, o que é uma desvantagem. No entanto, ainda considero esse método mais econômico.
Aqui está uma tabela que mostra os prós e os contras do corte a laser de fibra:
| Prós | Contras |
| Corte de metal rápido e preciso, | Não é bom para não metais |
| Pode cortar metais reflexivos. | Maior custo da máquina |
| Baixa manutenção, | Necessita de um operador treinado |
| Usa menos eletricidade. | A configuração e o aprendizado levam tempo |
| Longa vida útil do laser, | Não é ideal para projetos pequenos ou de hobby |
3- Corte a laser de cristais
Esse método de corte a laser é mais potente, mas tem menor longevidade do que o corte a laser de fibra ou CO2. Ele utiliza cristais de estado sólido para gerar os feixes de laser. Esses cristais comuns incluem:
- Nd: YVO (ortovanadato de ítrio dopado com neodímio)
- Nd: YAG (granada de ítrio e alumínio dopada com neodímio)
Essa energia mais alta é fornecida a esses cristais. Como resultado, os átomos dentro desses cristais absorvem a energia. Como resultado, os elétrons desses átomos entram em um estado de energia mais alto. Quando esses elétrons retornam, eles liberam uma grande quantidade de energia na forma de fótons.
Esses fótons colidem com espelhos dentro do tubo do laser e retornam repetidamente. Como resultado, eles excitam ainda mais outros elétrons, que então liberam energia na forma de fótons. Essa reação em cadeia continua a gerar mais fótons, resultando em feixes de laser de maior energia. Esse feixe de laser é então direcionado ao material, cortando-o.
É interessante notar que esse método de corte fornece um feixe alto com maior densidade de potência. Portanto, ele pode cortar os materiais mais resistentes, como metais e cerâmicas. As máquinas de corte a laser de cristal são menos duráveis e têm uma vida útil mais curta do que os métodos a laser de fibra e CO2. Aqui está uma tabela que mostra suas principais vantagens e desvantagens:
| Prós | Contras |
| Corte muito preciso, | Vida útil mais curta |
| Corta materiais duros, | Alto custo |
| Excelente para detalhes finos, | Sensível ao calor e à umidade |
| Alta potência em um tamanho pequeno, | Configuração complexa |
| Baixo dano por calor no modo pulsado, | Menor eficiência energética |
4- Corte a laser de diodo direto
Esse tipo de corte a laser usa um componente minúsculo conhecido como diodo a laser. Ele é um semicondutor e ajuda a produzir feixes de laser de alta potência com eficiência. Primeiro, a corrente flui para esses diodos. Ela fornece energia aos átomos dos diodos. Como resultado, os elétrons desses átomos absorvem energia e saltam para um estado de energia mais alto.
Ao retornar a um estado de energia mais baixo, eles liberam energia na forma de fótons. Esses fótons causam ainda mais a emissão de energia estimulada ao excitar outros átomos. Como resultado, são produzidos feixes de laser de alta potência. É interessante notar que os diodos de laser usados têm um espelho em um lado. Essa abertura parcial do espelho permite que o laser escape.
Depois que os lasers escapam, eles são direcionados para o material e o cortam com eficiência. Esse tipo de corte a laser é adequado para cortar materiais finos. Entretanto, ele não cortará se o material for muito grosso ou denso. O que eu gosto nesse método de corte é que seu consumo de energia é muito baixo. Seu uso é comum em marcação a laser, solda e texturização de superfície.
Aqui está uma tabela que mostra os prós e os contras do corte a laser de diodo direto:
| Prós | Contras |
| Alta eficiência energética, | Não é ideal para metais espessos |
| Compacto e leve, | Menor potência de saída |
| Baixa manutenção, | Faixa de material limitada |
| Rápido para materiais finos, | Qualidade de feixe mais fraca |
| Custos operacionais mais baixos, | Profundidade de corte rasa |
Tipos de corte a laser com base no método de corte
Na seção anterior, discuti vários tipos de corte a laser. Esses tipos diferem uns dos outros em termos de fonte de laser. Por exemplo, no corte a laser de CO2, uma mistura de diferentes gases é a fonte de laser. Da mesma forma, o corte a laser de fibra usa fibra óptica como fonte do laser.
Crystals e DDL utilizam cristais de estado sólido e diodos minúsculos para gerar lasers, respectivamente. Certo? No entanto, alguns tipos de corte a laser são baseados no método usado para cortar o material. Por exemplo, alguns métodos de corte a laser utilizam o calor para derreter o material, permitindo um corte preciso. Por outro lado, outros tipos de laser não derretem os materiais.
Em vez disso, eles vaporizam o ponto-alvo para cortar o material. Esses métodos de corte a laser utilizam os tipos de laser mencionados anteriormente. Aqui está uma tabela que mostra esses tipos de corte a laser com base em como eles cortam o material:
| Método de corte a laser | Como cada método corta o material ou a peça de trabalho | Tipos comuns de laser usados |
| Corte a laser por fusão | Derrete o material; o metal derretido é soprado pelo gás | Laser de fibra, laser de CO₂ |
| Corte a laser por vaporização | Vaporiza o material diretamente em gás - sem derreter o material | Laser de CO₂, laser de Nd:YAG |
| Corte a laser remoto | Derrete material fino usando apenas o feixe (sem gás auxiliar) | Laser de fibra |
| Corte a laser de oxigênio | Aquece e oxida o material usando gás oxigênio | Laser de CO₂, laser de fibra |
Como escolher o método correto de corte a laser?
A seleção do método de corte a laser adequado pode ser um processo confuso. Devido à confusão, você pode acabar escolhendo o tipo errado de laser. Isso afetará a qualidade dos cortes e o orçamento de seu projeto. Aqui estão alguns fatores importantes a serem considerados ao selecionar um método de corte a laser. Isso o ajudará a escolher o tipo certo para suas necessidades
- Tipo de material: Primeiro, você deve determinar o tipo de material com o qual está trabalhando. Se você tiver um material não metálico, recomendo escolher um laser de CO₂. Por outro lado, o corte a laser de fibra é mais adequado para metais e materiais altamente refletivos.
- Espessura do material: A eficiência de um método de corte a laser é diferente quando a espessura do material muda. Você deve escolher lasers de cristal ou de fibra para materiais mais pesados e mais espessos. Por outro lado, o DDL (Direct Diode Laser) é a melhor opção para materiais finos.
- Volume de produção: Cada método de corte a laser tem suas próprias limitações quanto ao volume de produção que pode suportar. Recomendo que você escolha um método de corte a laser de fibra se já tiver estabelecido um negócio. Esse método permite que você corte mais peças em menos tempo, o que lhe permite cumprir até mesmo os prazos mais rigorosos.
- Precisão e qualidade: Os fabricantes geralmente preferem a precisão e a qualidade dos cortes durante a fabricação. Certo? Se essa for sua exigência, você deve escolher o corte a laser de cristal. Embora seja caro, ele produziria cortes finos, detalhados e suaves devido à sua qualidade de feixe mais alta.
- Orçamento e velocidade: Considero o laser de fibra a melhor opção, pois seu custo é médio e oferece uma velocidade vertiginosa. O corte a laser de CO₂ é mais barato, mas mais lento, o que pode afetar a produtividade. O corte a laser de cristal é premium e muito caro, o que eu não recomendo.
Conclusão
As técnicas de corte a laser desempenham um papel fundamental na fabricação de metais. O feixe de laser de alta potência pode cortar com facilidade materiais de qualquer resistência. Entretanto, os diferentes tipos de corte a laser variam em termos de eficácia. Alguns deles são adequados para cortar materiais metálicos.
Por outro lado, alguns métodos de corte a laser são excelentes para o corte de materiais não metálicos. Neste artigo, expliquei os quatro tipos significativos categorizados por sua fonte de laser. Este artigo também fornece uma visão geral dos tipos de laser com base em seus recursos de corte. Por fim, você aprenderá sobre qual técnica de corte a laser é mais adequada para suas necessidades.