Quais são os diferentes tipos de máquinas de corte a laser no mercado

O corte a laser faz parte das operações industriais desde a década de 1960. Com o desenvolvimento da tecnologia laser, alta precisão, alta velocidade e versatilidade tornaram-se uma grande vantagem do processo de corte a laser, o que torna o corte a laser cada vez mais importante no campo industrial. Devido à sua construção e finalidade únicas, uma máquina de corte a laser é extremamente precisa, especialmente ao cortar designs delicados e pequenos furos. De acordo com o tipo de gerador de laser, dividimos o máquina de corte a laser em três tipos: máquina de corte a laser CO2, máquina de corte a laser de fibrae máquina de corte a laser YAG/YVO. Neste artigo discutiremos esses três tipos de máquinas de corte a laser e suas características.

Máquina de corte a laser de CO2

As máquinas de corte a laser CO2 são amplamente utilizadas no corte e gravação de materiais não metálicos. Dependendo da potência do laser, os tipos de materiais e espessuras que as máquinas de corte a laser CO2 podem cortar também são diferentes. No momento, este dispositivo de corte a laser é uma escolha popular para pequenas empresas, escolas, marceneiros e amadores.

Princípio de trabalho

As máquinas de corte a laser CO2 normalmente produzem um feixe de laser em um tubo de vidro selado cheio de gás. Uma alta voltagem flui através dos tubos e reage com as partículas de gás, aumentando sua energia para produzir luz. Existem espelhos em cada extremidade do tubo, através da refração de vários espelhos, a luz é transmitida para a cabeça do laser, e então a lente de foco instalada na cabeça do laser converge a luz em um ponto. Atinge uma temperatura muito elevada para que o material seja instantaneamente sublimado em gás e sugado pelo exaustor, para atingir o objetivo de corte do material.
O gerador de laser CO2 produz luz invisível na faixa do infravermelho distante do espectro, com um comprimento de onda de 9,6μm-10,6μm. A mistura de gases dentro do tubo geralmente é dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio e hélio. A capacidade do laser de ligar e desligar muito rapidamente a cada passagem da cabeça do laser permite que a máquina corte alguns designs extremamente complexos.

Quais materiais podem ser processados

Uma vez que o comprimento de onda do feixe do gerador de laser de CO2 é de 10,64um, que é facilmente absorvido por materiais não metálicos, é famoso por cortar vários materiais não metálicos com precisão e meticulosidade. Os materiais adequados para processamento com uma máquina de corte a laser de CO2 incluem:

Madeira e compensado: pode cortar madeira e compensado, tornando-se popular nas indústrias de carpintaria e artesanato.
Acrílico: fornece um corte limpo e polido em folhas de acrílico, frequentemente usadas para sinalização, displays e aplicações de arte.
Plástico: Pode cortar todos os tipos de plásticos, incluindo policarbonato (PC), tereftalato de polietileno (PET), cloreto de polivinila (PVC), etc., para sinalização, embalagem e fabricação.
Couro: permite cortes complexos em couro para fins artesanais, de moda e de estofamento.
Tecidos e Têxteis: É usado na indústria têxtil para cortar padrões e desenhos intrincados em tecidos e outros têxteis.
Papel e papelão: É ideal para cortes finos em papel e papelão para embalagens, confecção de cartões e outras aplicações.
Borracha: É capaz de cortar materiais de borracha usados em juntas, vedações e outros componentes industriais para diversas aplicações industriais e de manufatura.
Aço inoxidável e aço carbono: Também pode cortar chapas finas de aço inoxidável e aço carbono, mas tem limitações em comparação com as máquinas de corte a laser de fibra e é mais comumente usado em aplicações de corte de metal de baixa potência.

Vantagens

Alta qualidade de corte: A máquina de corte a laser CO2 adota um método de processamento sem contato, a aresta de corte é menos afetada pelo calor e reduz a deformação da peça. Especialmente para materiais macios como couro e tecido, pode evitar a flacidez formada durante o corte e geralmente não requer processamento secundário.
Alta flexibilidade de corte: o processamento a laser é flexível e pode processar qualquer padrão.
Velocidade de corte rápida: a velocidade de corte pode chegar a 10m/min e a velocidade máxima de posicionamento pode chegar a 70m/min.
Alta precisão de corte: precisão de posicionamento de 0,05 mm, precisão de posicionamento repetido de 0,02 mm.
Preço barato da máquina: pequenas máquinas de corte a laser CO2 geralmente custam apenas 3.000 dólares americanos, e máquinas de corte a laser CO2 em grande escala custam apenas 5.000 dólares americanos. Este é um orçamento acessível para uma pequena empresa.

As máquinas de corte a laser CO2 são ideais para gravar e cortar materiais não metálicos, o que pode trazer melhores resultados de corte do que o corte mecânico. Especialmente em pequenas empresas, investir em uma máquina de corte a laser CO2 não exige muito custo, mas também pode melhorar a eficiência da produção e reduzir os custos de mão de obra para a empresa.

Desvantagens

Alto custo de manutenção: A lente da máquina de corte a laser CO2 precisa de manutenção e substituição regulares.
Baixa eficiência de conversão fotoelétrica: A taxa de conversão eletro-óptica dos geradores de laser CO2 é de apenas cerca de 10%.
Corte limitado de materiais metálicos: Afetado pelo comprimento de onda do feixe de laser, o corte a laser CO2 de aço inoxidável e aço carbono tem baixa eficiência e baixa qualidade e só pode ser usado para produtos que não requerem alta velocidade de corte e qualidade de corte. Além do aço inoxidável e do aço carbono, as máquinas de corte a laser CO2 não podem processar outros tipos de materiais metálicos.

Embora as máquinas de corte a laser de CO2 tenham algumas desvantagens, o gerador de laser de CO2 ainda é uma opção econômica em comparação com o corte mecânico de materiais não metálicos.

Máquina de corte a laser de fibra

A máquina de corte a laser de fibra é o mais novo tipo de equipamento de corte a laser no campo industrial, oferecendo velocidade e precisão sem precedentes para a indústria de fabricação de metal. A máquina de corte a laser de fibra pode realizar cortes planos e oblíquos e é adequada para processamento de alta precisão de chapas metálicas. Atualmente, a tecnologia de corte a laser de fibra é amplamente utilizada em diversas aplicações de infraestrutura e fabricação.

Princípio de trabalho

Os geradores de laser de fibra amplificam o feixe usando fibras de vidro especialmente projetadas que coletam energia dos diodos da bomba. Quando esse poderoso laser atinge a superfície de um material, a luz de alta intensidade é absorvida e convertida em calor, que derrete a superfície. Um fluxo de ar de alta velocidade paralelo ao feixe de laser é usado para soprar qualquer material fundido, cortando assim a peça de trabalho.
O primeiro ponto de contato do gerador de laser de fibra com o material deve ser mais intenso do que as interações subsequentes porque esse primeiro contato deve perfurar o material em vez de simplesmente cortá-lo, o que requer o uso de feixes pulsados de alta potência. Normalmente, as máquinas de corte a laser de fibra usam tecnologia de controle numérico computadorizado que permite que dados de corte sejam recebidos de uma estação de trabalho de projeto auxiliado por computador. Essas técnicas ajudam a controlar a superfície do material ou o próprio laser para produzir um padrão ou desenho específico.

Quais materiais podem ser processados

As máquinas de corte a laser de fibra são conhecidas por sua alta eficiência e versatilidade, especialmente no corte de vários materiais metálicos. A alta densidade de potência dos lasers de fibra pode cortar esses metais com precisão e rapidez:

Aço inoxidável: Os geradores de laser de fibra podem cortar vários tipos de aço inoxidável com excelente qualidade de borda e distorção térmica mínima, comumente usados nas indústrias automotiva, aeroespacial e de construção.
Aço-carbono: Os geradores de laser de fibra são ideais para cortar chapas e chapas de aço-carbono de várias espessuras, comumente usadas em várias aplicações estruturais e na fabricação em geral.
Alumínio: Os geradores de laser de fibra são ideais para cortar chapas e ligas de alumínio, frequentemente usadas em aplicações aeroespaciais e automotivas.
Cobre: O cobre é um metal altamente condutor que pode ser cortado com eficácia usando um gerador de laser de fibra, tornando-o adequado para a produção e processamento de componentes elétricos, tubos e componentes decorativos.
Latão: os lasers de fibra podem cortar com precisão o latão, uma liga de metal conhecida por suas aplicações decorativas.
Aço galvanizado: geradores de laser de fibra podem cortar aço galvanizado comumente usado em construção e manufatura.
Titânio: Os geradores de laser de fibra podem cortar titânio, um metal leve, mas forte, usado nas indústrias aeroespacial e médica.
Outras ligas metálicas: Os geradores de laser de fibra são capazes de cortar várias ligas metálicas usadas em aplicações especializadas, expandindo sua aplicação em diversas indústrias.

Vantagens

Baixo custo de manutenção: Os geradores de laser de fibra geralmente não precisam de manutenção e têm uma longa vida útil, de pelo menos 25.000 horas. Portanto, o ciclo de vida dos geradores de laser de fibra é muito mais longo do que os outros dois tipos.
Forte capacidade de conversão fotoelétrica: A taxa de conversão elétrica para óptica dos geradores de laser de fibra pode atingir até 50%, que é mais de três vezes a dos geradores de laser de CO2 e consome menos energia com a mesma potência.
Alta eficiência de corte: O gerador de laser de fibra é menos afetado pelo meio ambiente, pode atingir alta produção de energia em um curto período de tempo e a velocidade de corte é rápida. Nenhuma ferramenta é necessária para segurar a chapa durante o corte, aumentando a eficiência do corte ao reduzir a configuração e o tempo de inatividade.
Alta qualidade de corte: o corte sem contato é adotado, a área afetada pelo calor da costura de corte é pequena, a costura de corte está entre 0,1-0,2 mm, a seção de metal após o corte não apresenta rebarbas e fenômeno de escória e geralmente não precisa processamento secundário.

As máquinas de corte a laser de fibra oferecem desempenho incomparável na fabricação de metal, cortando com precisão e exatidão para obter os melhores resultados. O corte a laser de fibra pode alcançar resultados de alta qualidade com velocidades mais rápidas e menor consumo de material do que outros tipos de corte a laser.

Desvantagens

Devido à operação complexa e ampla gama de utilizações das máquinas de corte a laser de fibra, seu preço é muito caro.
Máquinas de corte a laser de fibra com menor potência terão qualidade de corte limitada ao processar metais mais espessos.
O custo inicial de compra dos componentes da máquina de corte a laser de fibra é relativamente alto.

Apesar desta e de algumas outras desvantagens, o corte a laser de fibra ainda apresenta maiores vantagens. Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia laser e o surgimento de geradores de laser de alta potência, o preço das máquinas de corte a laser de fibra começou a diminuir.

Máquina de Corte a Laser Nd:YAG/Nd:YVO

Um laser de Nd:YAG faz uso de cristal de granada de alumínio e ítrio dopado com neodímio (Nd) (Y3Al5O12). Os lasers Nd:YVO utilizam cristais de vanadato dopados com neodímio (YVO4) e operam da mesma forma que os lasers Nd:YAG. Os lasers Nd:YVO têm maior estabilidade de potência quando comparados aos lasers Nd:YAG e não geram tanto calor durante o corte.

Princípio de trabalho

Semelhante aos lasers de CO2, o cristal é colocado entre dois espelhos - um totalmente reflexivo e um semi-refletivo. A fonte de fótons de bombeamento é um tubo flash de xenônio/criptônio ou uma série de diodos laser. No caso dos cristais Nd:YAG/YVO, a fonte de bombeamento fornece fótons que elevam o nível de energia dos íons de neodímio. Uma vez gerado um feixe de luz coerente e de alta intensidade com frequência de 1064 nm, ele é direcionado para o cabeçote de corte por meio de espelhos e finalmente focalizado em um ponto por meio de uma lente no cabeçote de corte.

Quais materiais podem ser processados

As máquinas de corte a laser YAG/YVO são menos comuns atualmente devido ao surgimento de geradores de laser de fibra mais eficientes, mas ainda têm aplicações específicas para cortar certos materiais metálicos. Os materiais que podem ser cortados com uma máquina de corte a laser YAG/YVO incluem:

Aço inoxidável: pode cortar aço inoxidável com resultados aceitáveis, mas os geradores de laser de fibra geralmente são mais eficazes para esse material.
Aço-carbono: geradores de laser YAG/YVO podem cortar aço-carbono, especialmente onde geradores de laser de fibra não estão disponíveis ou não são práticos.
Alumínio: pode cortar alumínio, mas geralmente é menos eficiente e corta mais lentamente do que um gerador de laser de fibra.
Cobre: Corta cobre, principalmente chapas mais finas, e é usado principalmente para componentes elétricos, encanamentos e aplicações artísticas.
Latão: Pode cortar placas de latão, mas como o cobre é melhor para cortar materiais mais finos, frequentemente usados para fins decorativos e componentes elétricos.
Certas Ligas: Também pode tratar certas ligas metálicas, dependendo de sua composição e espessura.

Vantagens

Alta precisão de corte: A precisão do corte a laser YAG/YVO permite o microcorte de peças de até 1 mm² com tolerâncias de até +/- 20 mícrons.
Em comparação com os geradores de laser de fibra, os geradores de laser Nd: YAG/YVO têm melhor qualidade de feixe e maior densidade de potência.

O corte a laser YAG/YVO reduz muito os custos de produção e melhora significativamente os resultados de qualidade em comparação com técnicas tradicionais, como corte com fio e jato de água. A unidade pode ser facilmente implementada com CAD/CAM integrado e arquivos em formato gráfico podem ser importados para uma operação mais conveniente.

Desvantagens

Altos custos operacionais: geradores a laser YAG/YVO exigem manutenção regular e cara e altos custos operacionais.
Baixa eficiência energética: os geradores de laser YAG/YVO têm densidades de energia mais altas do que os lasers de fibra, mas a eficiência energética é de um dígito.
Estrutura complexa: a fonte de alimentação é volumosa e requer um caminho óptico para funcionar.

Com o desenvolvimento e ampla aplicação de geradores de laser de fibra, Nd: YAG/YVO foi gradualmente substituído na área de corte de metal.

Resumir

As máquinas de corte a laser são populares entre os usuários por sua versatilidade. Diferentes tipos de equipamentos de corte a laser têm seus próprios campos de aplicação. Escolher a máquina certa para a sua oficina é fundamental para aumentar a produtividade. Este artigo apresenta três tipos de máquinas de corte a laser, explica como funcionam e discute seus prós e contras e os materiais que podem processar. Espero que esta informação possa lhe fornecer uma referência ao comprar uma máquina de corte a laser.
Para saber mais sobre máquinas de corte a laser, entre em contato conosco a qualquer momento. Os engenheiros da AccTek Laser fornecerão soluções perfeitas de acordo com sua aplicação específica e fornecerão informações detalhadas sobre preços.

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