Quais são os três principais tipos de corte a laser?

Hoje, o processo mais comum na indústria de chapas metálicas é o corte a laser. Uma máquina de corte a laser é um tipo de máquina que cria e projeta padrões com poderosos feixes de laser, combustão ou vaporização de certos materiais. Ele usa um feixe de laser para fazer peças de corte de alta precisão, com as vantagens de alta velocidade de corte, alta qualidade de corte e alta eficiência de corte. De acordo com seu tipo principal, as máquinas de corte a laser podem ser divididas em máquinas de corte a laser CO2, máquinas de corte a laser de fibra e máquinas de corte a laser sólido ND: YAG.
Neste artigo, discutiremos os tipos e tecnologias complexas das três máquinas de corte a laser para ajudar os leitores a entender melhor o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia de corte a laser.

o que é corte a laser

Antes de distinguir o tipo de gerador a laser, é melhor entender o que é corte a laser. O corte a laser é um processo que utiliza feixes de laser de alta energia para cortar e esculpir. O princípio do corte a laser é processar a superfície da peça de trabalho usando um feixe de laser de alta energia gerado pelo gerador de laser, e o sistema óptico se concentra no feixe de laser para torná-lo um ponto de luz muito pequeno. Quando o feixe de laser é irradiado na peça de trabalho, a energia da luz é absorvida pelo material e convertida em energia térmica. A energia térmica permite que o material aqueça o material para atingir o ponto de fusão e até a temperatura de vaporização. Ao controlar a distância focal e a potência do feixe de laser, o material pode ser derretido, vaporizado ou queimado.
A tecnologia a laser pode realizar várias atividades, incluindo corte, perfuração e gravação, dependendo da intensidade do laser, o principal componente do feixe de laser e o material que atua no feixe de laser.Ao mesmo tempo, o corte a laser também pode obter controle dinâmico de caminhos de corte de feixe de laser. Usando a tecnologia de desenho assistido por computador (CAD) e computador CNC (CNC), o caminho de corte necessário pode ser convertido em instruções para sistemas de corte a laser para obter um processo de corte de alta precisão e alta velocidade.

Tipo de máquina de corte a laser

Existem três tipos de máquinas de corte a laser: máquina de corte a laser CO2, máquina de corte a laser de fibrae máquina de corte a laser sólido ND: YAG. A maioria dos métodos de geração de feixe de laser são baseados nos mesmos conceitos físicos básicos, mas a realização física varia de acordo com a tecnologia do laser. Cada gerador de laser pode fornecer comprimentos de onda contínuos e pode ser usado para diversas finalidades. Embora os metais sejam mais comuns em aplicações industriais, a madeira e o plástico também podem ser cortados com cortadores a laser. Os tipos dessas diferentes máquinas de corte a laser serão descritos abaixo.

máquina de corte a laser CO2

A máquina de corte a laser CO2 é um dos equipamentos de corte a laser mais comuns e mais antigos. Ele usa gás CO2 como meio de ativação e gera um feixe de laser de CO2 através do gerador de laser. As principais características da máquina de corte a laser CO2 incluem o seguinte:

Comprimento da pavimentação: O comprimento de onda do laser da máquina de corte a laser CO2 é de cerca de 10,6 mícrons, que possui uma alta taxa de absorção para a maioria dos materiais não metálicos, por isso é adequado para cortar madeira, plástico, borracha, papel e outros materiais.
Velocidade de corte rápida: A velocidade de corte da máquina de corte a laser CO2 em materiais não metálicos é muito rápida, o que pode melhorar muito a eficiência da produção.
Espessura do sub-corte: Devido à baixa taxa de absorção do laser de CO2 em materiais metálicos, a máquina de corte a laser CO2 tem espessura de corte limitada para materiais metálicos e geralmente é adequada para placas de metal mais finas.
As arestas de corte são lisas: A área de corte da máquina de corte a laser CO2 é grande, portanto as arestas de corte são relativamente lisas e não precisam de pós-processamento adicional.

Máquina de corte a laser de fibra

A máquina de corte a laser de fibra tem sido um equipamento de corte a laser em rápido desenvolvimento nos últimos anos. Ele usa um gerador de laser de fibra para transferir o feixe de laser para a cabeça de corte e, em seguida, cortar a peça de trabalho. As principais características das máquinas de corte a laser de fibra óptica incluem o seguinte:

Comprimento de onda curto: O comprimento de onda do laser da máquina de corte a laser de fibra-fibra é geralmente de cerca de 1 mícron, que possui uma alta taxa de absorção para materiais metálicos, por isso é adequado para cortar aço, liga de alumínio, cobre e outros materiais metálicos.
Qualidade do feixe alto: A máquina de corte a laser de fibra usa fibra para transmitir o feixe de laser, que pode manter a alta qualidade do feixe de laser e tornar o efeito de corte mais fino.
Velocidade de corte rápida: A velocidade de corte da máquina de corte a laser de fibra em materiais metálicos é muito rápida, o que pode melhorar muito a eficiência da produção.
Grande espessura de corte: A espessura de corte da máquina de corte a laser de fibra óptica é relativamente grande e a placa de metal espessa pode ser cortada.
Alta qualidade de corte: A área de impacto térmico durante o processo de corte da máquina de corte a laser de fibra é pequena, a qualidade de corte é alta e é adequada para corte de precisão.

ND: máquina de corte a laser sólido YAG

ND: gerador de laser sólido YAG é um gerador de laser comum. Adota um cristal de porta de alumínio cricket (YAG) misturado com íon (ND3+) como meio de ativação, que é estimulado por uma fonte de bomba para gerar feixes de laser. ND: As principais características do gerador de laser sólido YAG incluem o seguinte:

Largura de pulso curto: ND: gerador de laser sólido YAG pode produzir pulso de laser curto, geralmente em nanossegundos. Isso oferece vantagens em aplicações que exigem processamento de alta velocidade e alta precisão, como processamento fino e marcação a laser.
Largura estreita: ND: O comprimento de onda do laser do gerador de laser YAG é relativamente estreito, geralmente dentro de alguns nanômetros. Isso faz com que tenha vantagens em algumas aplicações para comprimentos de onda de laser alto, como medicina a laser e análise espectral.
Alta estabilidade: Sua saída de laser pode se estabilizar dentro de uma determinada faixa de potência e tem uma atenuação de qualidade de feixe mais baixa. Isso faz com que tenha um bom desempenho em aplicações com trabalho contínuo de longo prazo e frequência repetida.
Aplicação multifuncional: ND: O gerador de laser sólido YAG pode realizar corte, soldagem, perfuração, marcação e outros processamentos de diferentes materiais, ajustando os parâmetros do laser (como largura de pulso, frequência, etc.). É adequado para o processamento de materiais metálicos e não metálicos e pode atender às necessidades de diferentes indústrias.

Diferenças entre três máquinas de corte a laser

Dependendo dos princípios de trabalho e áreas de aplicação das máquinas de corte a laser, existem diferenças significativas entre as três máquinas de corte a laser. O tipo apropriado depende dos requisitos de corte específicos e das características do material.

Comprimento de onda

O comprimento de onda do laser depende apenas do material usado como meio de ganho. Para o gerador de laser de CO2, as moléculas de gás CO2 geram um comprimento de onda de 10.600 nm. De acordo com os elementos utilizados nos geradores de laser de fibra, o comprimento de onda pode ser qualquer comprimento de onda entre 780 e 2.200 nm. ND: O comprimento de onda dos geradores de laser, como o YAG, é de 1064 nm porque todos usam neodímio como meio de ganho.

poder

A potência é uma diferença relativamente óbvia entre os diferentes tipos de máquinas de corte a laser. O gerador de laser de fibra tem um foco mais próximo, o que significa que possui maior densidade de potência em comparação aos geradores de laser de dióxido de carbono. Para a mesma saída de laser, a energia consumida pelo gerador de laser de fibra óptica é cerca de um terço do gerador de laser de CO2, portanto o custo operacional é muito menor. ND: A densidade de potência do gerador de laser YAG é maior que a do gerador de laser de fibra, mas a eficiência energética é baixa. Para a tecnologia laser CO2, a potência do laser pode variar de dezenas de watts a centenas de watts. Para a tecnologia de laser de fibra óptica, a potência do laser pode suportar até dezenas de milhares de watts.

Qualidade de corte

Comparado com o gerador de laser CO2, a fibra e o gerador de laser ND: YAG podem produzir arestas de corte suaves. No entanto, eles geralmente estão limitados a materiais mais finos. A velocidade de corte e a potência geral do laser também terão um impacto significativo na qualidade do corte. Velocidade de corte excessiva ou muito lenta resultará em má qualidade de corte. Nos últimos anos, o rápido desenvolvimento da tecnologia de laser de fibra óptica e a popularidade dos geradores de laser de alta potência fizeram com que as máquinas de corte a laser ultrapassassem o limite de espessura. Com o aumento da potência, a espessura de corte e a eficiência da máquina de corte a laser também aumentaram. De acordo com as estatísticas, a máquina de corte a laser de 50KW quebrou a espessura máxima de corte de aço de baixo carbono e aço inoxidável para 120 mm e 100 mm, respectivamente.

preço

Embora a máquina de corte a laser de CO2 seja muito mais barata que a máquina de corte a laser de fibra, o custo de compra e manutenção do gerador de laser de CO2 é mais caro porque o tubo do laser deve ser substituído após um certo período. ND: A confiabilidade do gerador de laser YAG não é tão boa quanto a do gerador de laser de fibra. Ele precisa ser caro regularmente, então o custo operacional é maior.

aplicativo

O design e a programação do padrão de corte afetam a velocidade de corte. Um caminho de corte eficiente e otimizado minimiza tempos de deslocamento desnecessários e otimiza o processo de corte para maior velocidade. Técnicas de programação como importação, exportação e sequenciamento de caminho otimizado ajudam a maximizar a velocidade de corte.

Resumir

O desenvolvimento contínuo e a inovação da tecnologia de corte a laser tornam o tipo de máquina de corte a laser cada vez mais diversificado. Máquinas de corte a laser de CO2, máquinas de corte a laser de fibra óptica e máquinas de corte a laser ND: YAG são atualmente os principais tipos mais usados. Cada um deles possui características únicas e escopo de aplicabilidade, que podem atender às necessidades de corte de diferentes indústrias.
Espera-se que este artigo ajude os leitores a compreender os principais tipos de máquinas de corte a laser e a escolher dispositivos adequados para aplicações práticas. Se você também deseja conhecer outros aspectos do corte a laser, incluindo o tipo de software necessário, como projetar o corte a laser e entender essas máquinas de corte a laser, vamos nos comunicar em profundidade!

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