Como escolher o gás auxiliar certo para corte a laser

Máquina de corte a laser de fibra é um CNC avançado equipamento de corte de metal, que pode atender aos requisitos de corte de vários materiais e formatos complexos e é amplamente utilizado na indústria de processamento de metal. No processo de corte a laser, para obter peças de alta qualidade, além de um gerador de laser que possa fornecer alta energia, a seleção do gás auxiliar adequado é uma parte importante do ajuste do processo de corte.
Dependendo do material e da espessura da peça de corte, os requisitos para o uso de gás auxiliar também são diferentes. Este artigo detalha a função do gás auxiliar e dos quatro gases auxiliares de corte comuns. Continue lendo para saber como escolher o gás auxiliar certo para suas necessidades de processamento e ajudá-lo a concluir seus projetos de metal.

Qual é o papel do gás auxiliar no processo de corte a laser?

Usuários que usam um máquina de corte a laser pela primeira vez podem ter uma pergunta em mente: por que a máquina de corte a laser precisa contar com gás auxiliar para o corte? Aqui está uma introdução ao papel do gás auxiliar no corte a laser de metais. Depois de ler isto, você saberá que é muito necessário utilizar gás auxiliar durante o corte.

Remoção de material e limpeza da área de corte: Uma das principais funções do gás auxiliar é soprar material fundido ou vaporizado para longe da área de corte. Quando o feixe de laser aquece o material, ele derrete ou vaporiza, criando uma poça de material fundido. Um gás auxiliar (geralmente ar comprimido, nitrogênio, oxigênio ou uma mistura de gases) sopra esse material, evitando que ele interfira no processo de corte e garantindo que o laser possa continuar a cortar o material sem obstrução.
Resfriar o material: Uma das principais funções de um gás auxiliar (geralmente nitrogênio ou ar comprimido) é resfriar o material que está sendo cortado. O corte a laser gera calor intenso no ponto de corte, fazendo com que o material derreta ou vaporize. O gás auxiliar resfria rapidamente a área circundante enquanto sopra o material fundido ou vaporizado. Esse resfriamento evita que o material superaqueça, deforme ou seja danificado durante o processo de corte.
Blindagem de nitrogênio: O nitrogênio é frequentemente usado como gás auxiliar no corte de materiais como aço inoxidável ou alumínio. Ele atua como um gás de proteção, evitando que o material reaja com o oxigênio, o que poderia causar oxidação e arestas de corte ásperas. O nitrogênio cria uma borda de corte limpa e sem óxido.
Promove a combustão: Em algumas aplicações de corte a laser, o oxigênio é usado como gás auxiliar. Quando um feixe de laser interage com o oxigênio, ele se inflama e reage quimicamente com o material que está sendo cortado, um processo denominado corte por combustão assistida por oxigênio. No entanto, o fluxo de oxigênio precisa ser controlado para evitar oxidação excessiva. A oxidação excessiva pode causar arestas ou alterações indesejadas nas propriedades do material.
Melhorar a qualidade do corte: A escolha do gás auxiliar e sua vazão afetarão a qualidade da aresta de corte. Ao selecionar o gás certo para o material e otimizar sua vazão, os operadores podem obter bordas mais lisas, rebarbas mínimas e cortes precisos.
Proteção de Componentes Ópticos: O gás auxiliar ajuda a proteger os componentes ópticos criando uma barreira entre eles e os detritos gerados durante o processo de corte, ajudando a reduzir o acúmulo de resíduos e contaminantes na óptica da cabeça de corte a laser. Isso protege a óptica contra contaminação ou danos, garantindo que o feixe de laser permaneça focado e preciso.
Estabiliza o processo de corte: O fluxo de gás auxiliar estabiliza o processo de corte criando um ambiente controlado ao redor da área de corte. Ajuda a manter condições consistentes para o feixe de laser interagir com o material, garantindo cortes uniformes e previsíveis.
Remoção de fumaça: O corte a laser produz fumaça, especialmente ao cortar materiais orgânicos. O gás auxiliar ajuda a eliminar essas emissões da área de corte, mantendo um ambiente de trabalho limpo e seguro.

O gás auxiliar desempenha um papel vital no processo de corte a laser. Possui vários recursos importantes que ajudam a melhorar a eficiência e a qualidade do corte a laser. A escolha do gás auxiliar depende do tipo de material a ser cortado e dos requisitos específicos da operação de corte, sendo um parâmetro importante para otimizar o processo de corte a laser para diversas aplicações.

Quais são os gases auxiliares comuns?

O uso de gás auxiliar desempenha um papel importante na operação de máquinas de corte a laser. Atualmente, existem quatro gases auxiliares comumente usados em processos de corte de metal a laser. Suas características específicas são as seguintes:

Ar comprimido

O ar é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e outros gases. O ar comprimido é comprimido em um tanque de armazenamento de ar por meio de um compressor de ar e, em seguida, extraído após ser filtrado, resfriado e seco. Seu método de coleta é relativamente simples e é o gás auxiliar de menor custo. Deve-se observar que o ar comprimido deve estar livre de água, óleo e poeira para evitar contaminar os componentes ópticos da máquina de corte a laser e causar danos. Portanto, filtros são necessários para garantir ar limpo.

Oxigênio

O oxigênio foi um dos primeiros gases auxiliares utilizados no corte a laser devido à sua natureza reativa durante o corte. A reação entre o oxigênio e o metal produz, na verdade, energia adicional na forma de calor, que apoia o processo de corte e atua como auxiliar de combustão. Durante o processo de corte, o oxigênio reage com o calor, o que pode melhorar muito a eficiência do corte. O filme de óxido resultante aumenta o índice de absorção espectral do feixe do material reflexivo, permitindo um uso mais eficiente da energia do laser e acelerando a máquina de corte a laser.

Azoto

O nitrogênio é quimicamente inativo e não oxida facilmente com a peça que está sendo processada. Na maioria das aplicações, com exceção de alguns materiais especiais como o titânio, o nitrogênio é considerado um gás auxiliar não reativo ou inerte. Isto significa que o nitrogênio não reage com nenhum componente do metal durante o processo de corte. Na maioria dos casos, o nitrogênio é considerado o gás auxiliar que pode ajudar a obter a melhor qualidade de aresta para a peça. Ao cortar com nitrogênio, é necessária maior pureza.

argônio

O argônio também é um gás inerte com propriedades químicas inativas e não é facilmente oxidado com a peça sendo processada. Seu uso é mais caro do que outros gases auxiliares e é o gás mais raro e caro usado pela maioria dos fabricantes de metal. Materiais que cortam bem com nitrogênio também podem ser cortados com argônio, o que pode fornecer bordas de alta qualidade semelhantes. A principal razão para usar argônio mais caro é porque o corte em nitrogênio puro ainda deixa parte do metal quimicamente ativo.

Que tipo de gás auxiliar é necessário para cortar metal a laser?

Ao iniciar um projeto de corte a laser, você precisa escolher o gás auxiliar correto para o material e espessura da chapa. Diferentes gases auxiliares têm suas próprias funções e vantagens. Somente utilizando corretamente as vantagens dos diferentes gases podemos obter maior qualidade de corte e maior velocidade de corte.

Aplicação de ar comprimido em corte a laser

O ar comprimido é usado principalmente em cenários de processamento onde as chapas metálicas não exigem muito do corte das faces finais. Ele depende da energia do laser para derreter peças de metal e usa alta pressão de ar para soprar o material fundido. Quando ar comprimido é usado para auxiliar no corte da peça de trabalho, a superfície final cortada da peça de trabalho ficará amarela. O ar comprimido é principalmente adequado para cortar aço carbono, alumínio, liga de alumínio, latão, chapa de aço galvanizada e outros materiais metálicos. É amplamente utilizado em algumas indústrias de produtos, como chassis de chapa metálica, gabinetes e gabinetes. Ao utilizar ar comprimido para auxiliar no corte, é preciso estar atento à manutenção do compressor de ar. Se o ar não estiver limpo, causará alguns danos à cabeça de corte a laser, às lentes e ao gerador de laser de fibra e também terá um grande impacto na qualidade de corte da peça de trabalho.
A vantagem do ar comprimido é que seu custo é muito baixo e pode ser fornecido diretamente por um compressor de ar, por isso é muito conveniente de usar em comparação com outros gases. No entanto, o ar comprimido também apresenta deficiências óbvias no corte de metal. A superfície de corte produzirá rebarbas e poderá exigir processamento secundário. Além disso, como o ar comprimido contém cerca de oxigênio 20%, a peça cortada ficará preta, afetando a qualidade do produto, e a eficiência de corte é muito menor do que a do corte com oxigênio.

Aplicação de oxigênio no corte a laser

Ao cortar com oxigênio, o material é aquecido a uma determinada temperatura pelo feixe de laser e depois queima e vaporiza. O oxigênio é o gás auxiliar reativo padrão usado para corte a laser de aço carbono e pode cortar aço mais espesso porque sua natureza reativa aumenta o calor de corte. Ao cortar aço carbono, o oxigênio queima o carbono no corte do aço carbono para criar calor adicional, permitindo que geradores de laser menos potentes cortem materiais mais espessos.
No entanto, esta reatividade do corte de oxigênio também pode ter alguns efeitos negativos. Se for necessária uma boa qualidade de aresta, normalmente a velocidade de corte do material e a pressão do ar são limitadas. Durante o corte assistido por oxigênio, a reação química aumenta à medida que a pressão do gás e a vazão aumentam. Isso resulta em aumento de calor na peça de trabalho e, portanto, maior fusão das bordas. Isto não é ideal para aplicações que exigem arestas de corte de alta qualidade. Além disso, o corte de metal com oxigênio muitas vezes também forma óxidos nas bordas cortadas, o que torna a superfície da peça preta e pode exigir a limpeza da peça.

Aplicação de nitrogênio no corte a laser

O corte a laser assistido por nitrogênio produz bordas de altíssima qualidade em uma variedade de materiais com zonas muito finas afetadas pelo calor. O nitrogênio produz a melhor qualidade de aresta a um preço econômico com altas velocidades de corte na maioria das aplicações de alumínio, aço-carbono, aço galvanizado e aço automotivo UHSS. Ao usar nitrogênio como gás auxiliar para corte, o nitrogênio formará uma atmosfera protetora ao redor do metal fundido para evitar que o material seja oxidado, evitar a formação de filmes de óxido e obter um corte livre de oxidação. Esse recurso faz com que o nitrogênio seja comumente usado para peças que precisam ser armazenadas por um período de tempo antes do uso, pois o corte com oxigênio e ar pode causar ferrugem nas bordas cortadas se armazenado por longos períodos de tempo. Além disso, as peças de corte sem oxidação têm características de soldagem direta, forte resistência à corrosão, etc., e a superfície da extremidade cortada é branca. Durante o corte com nitrogênio, as mudanças no fluxo de gás têm um grande impacto no corte. Ao garantir a pressão do gás de corte, deve-se garantir um fluxo de gás suficiente.
O nitrogênio também apresenta deficiências quando usado como gás auxiliar para corte de metal. Como o nitrogênio não reage quimicamente com o metal, não há calor de reação e a capacidade de corte não é tão boa quanto o corte com oxigênio. O consumo de nitrogênio do corte com nitrogênio é várias vezes maior que o do oxigênio, e o custo do corte é maior que o do corte com oxigênio. Em termos de consumo, o corte com oxigênio requer uma pressão de 2 Bar e um consumo de aproximadamente 10 m³/h. O corte com nitrogênio requer uma pressão de 22/30 Bar e um consumo de aproximadamente 40 a 60/120 m³/h. Além disso, a velocidade de corte a laser de nitrogênio é cerca de 30% mais lenta do que o corte a laser de oxigênio.

Aplicação de gás argônio em corte a laser

O argônio é um gás inerte usado para metais que sofrem reações químicas durante o corte em nitrogênio. Pode prevenir a oxidação e nitretação durante o corte a laser. O gás argônio é frequentemente usado para processar titânio e ligas de titânio. Nas temperaturas a que os cortadores a laser aquecem o metal, o titânio reagirá quimicamente mesmo em uma atmosfera de nitrogênio puro, que é a principal razão para escolher o argônio em vez do nitrogênio. No entanto, o argônio é muito caro e não é adequado para uso a longo prazo.

Resumir

Através da introdução acima, podemos compreender as funções e vantagens de cada gás auxiliar, bem como suas limitações. O ar comprimido pode ser usado em aplicações que não possuem requisitos rígidos quanto à cor da superfície da incisão. É fácil de obter e mais barato. O oxigênio pode ser usado para metais espessos que não requerem seções transversais de corte altas, aumentando assim a velocidade de corte. O nitrogênio pode ser usado em cenários de aplicação que exigem alta qualidade de superfície de corte. A peça possui alta precisão e pode ser processada diretamente na próxima etapa. O gás argônio é usado principalmente para titânio e ligas de titânio.
Selecionar o gás auxiliar apropriado de acordo com as características do metal a ser processado pode ajudar os usuários a economizar mais custos operacionais e, ao mesmo tempo, garantir a qualidade do corte. Se você quiser saber mais sobre corte a laser, preste atenção em Laser AccTek.

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