Visão geral das máquinas a laser para corte de metal e sua seleção

Os equipamentos a laser para corte de metal são usados ​​em uma ampla variedade de indústrias: engenharia mecânica, metalurgia e fabricação de móveis. Essa popularidade se deve ao fato de permitir a criação de peças de formas complexas com maior nível de precisão. Esse equipamento será discutido em nosso artigo.

Os cortadores a laser de metal têm três funções principais:

• gravura: desenhar um quadro, um texto e até uma fotografia em uma superfície de metal;
• corte a laser;
• corte curvilíneo.

Em todos os casos, é formado um modelo de acordo com o qual o módulo de controle numérico define os parâmetros de corte. O resultado é um produto perfeitamente preciso.

O design de qualquer cortador a laser inclui vários blocos:

• emissor - responsável por gerar um fluxo de fótons ou um pulso de laser estreitamente direcionado;
• unidade de movimentação de gás - projetada para soprar metal quente para fora da área de trabalho e resfriar o radiador;
• drive - usado para mover o emissor sobre a superfície tratada;
• mesa de corte de trabalho - é nela que é colocada a peça de trabalho, enquanto a mesa pode ser substituída;
• Módulo CNC / ACS.

O princípio de funcionamento dessas máquinas é baseado na geração de um feixe estreito por um tubo laser que realiza o processamento do metal. Como resultado do contato do feixe com a superfície do material a ser processado, ocorre um efeito de alta temperatura, que permite gravar ou cortar o metal. Ao mesmo tempo, o fluxo da mistura de gases expele a camada de material fundido, o que garante um corte de alta qualidade. Estas máquinas podem ser utilizadas para trabalhar todos os tipos de chapas de aço, bem como metais não ferrosos e suas ligas.

A essência do trabalho de qualquer cortador a laser consiste em focalizar um feixe estreitamente direcionado, como resultado do qual a energia é concentrada na superfície do material processado. O diâmetro dessa viga não ultrapassa décimos de milímetro, o que garante a espessura mínima de corte. O curso de fusão e a subsequente transformação da estrutura metálica ocorrem como resultado de trazer as características de potência do feixe de laser a certos parâmetros. Dependendo do mecanismo de operação, existem quatro tipos principais de tais máquinas.

O corte a laser de metal pode ser realizado em ambiente de oxigênio ou nitrogênio, a escolha depende das características do metal a ser processado. Assim, como resultado da exposição ao oxigênio, são desencadeadas reações exotérmicas, cuja energia térmica possibilita o corte de chapas bastante espessas de baixa liga e aço carbono.

Não é recomendado cortar superfícies galvanizadas ou galvanizadas em oxigênio. Nesse caso, o corte é irregular, além disso, aumenta o risco de formação de escória. Ao cortar aço inoxidável ou de alta liga, é indesejável permitir a oxidação do ponto de corte. É por isso que, ao trabalhar com esses metais, há demanda por gases inertes, na maioria das vezes nitrogênio.

Qualquer meio de gás pode ser usado para cortar alumínio. Já para trabalhar com ligas de titânio, nem um nem outro podem ser usados, pois os dois gases passam a ser absorvidos pela superfície do metal e formam uma camada quebradiça. Para este material, deve-se dar preferência a dispositivos a laser operando em hélio ou argônio altamente purificado.

Em geral, qualquer cortador a laser a gás fornece a onda de radiação máxima, portanto, eles são solicitados ao processar chapas de metal de espessura máxima.

A alta eficiência e produtividade do equipamento é proporcionada por dispositivos laser de fibra óptica, muitas vezes implementados na forma de mini-máquinas. Eles têm as seguintes vantagens.

• Alta qualidade do feixe. A linha de corte é mais fina e o ponto é menor, o que geralmente melhora a eficiência do trabalho.
• Alta velocidade de corte. Em comparação com o gás, é o dobro.
• Durabilidade. O uso de um laser de fibra óptica profissional garante um desempenho estável por até 100 mil horas de operação do equipamento.
• Maior eficiência. A eficiência da conversão fotoelétrica no corte de fibra óptica corresponde a 30%, que é 2 a 3 vezes mais do que no corte a laser em uma atmosfera de gás.
• Baixo custo de uso. O consumo de energia das instalações de fibra óptica não excede 30% do corte a laser em atmosfera de gás.
• Custos mínimos de manutenção. A ausência da necessidade de lentes reflexivas economiza muito dinheiro na manutenção da máquina.
• A operação de tal equipamento não é particularmente difícil. Devido à transmissão da fibra óptica, não há necessidade de ajustar os parâmetros do caminho óptico.

O principal elemento de trabalho de um cortador de laser de diodo é um emissor na forma de um cristal semicondutor formado como um ressonador óptico. Além do diodo, esse laser inclui um dispositivo especializado para alimentar a partir de uma rede de corrente alternada. Isso permite que você varie os parâmetros da radiação de saída.

No entanto, um laser do tipo diodo é significativamente inferior aos de gás e de fibra óptica em termos de parâmetros de coerência. A focagem dá uma grande divergência, por isso é impossível concentrar energia no volume máximo. A única vantagem desse equipamento é seu baixo custo em relação a todos os outros modelos.

O princípio de operação de um laser de estado sólido é semelhante ao de um gás. Mas também tem características próprias. Em contraste com o meio gasoso, um meio ativo de formas sólidas é usado aqui. Via de regra, são cristais e vários vidros que são ativados ao entrar em contato com elementos de terras raras. Esses lasers são caracterizados por maior eficiência, enquanto vários modelos são bastante compactos. Essas tochas produzem feixes com comprimentos de onda que podem lidar com uma ampla variedade de metais e espessuras.

Hoje, existem no mercado cortadores a laser para metal de diversos fabricantes. Entre as empresas estrangeiras no mercado interno, são muito populares os produtos de fábricas localizadas em países europeus, nos EUA, bem como no Japão e em Taiwan:

• Trumpf (Alemanha);
• Schuler (Alemanha);
• Trotec (Áustria);
• Farley Laserlab (Austrália);
• GCC (Taiwan).

Além disso, os produtos fabricados na China ocupam uma grande fatia do mercado. A opinião sobre ele é ambígua, muitos duvidam de sua qualidade.No entanto, algumas marcas com instalações de produção na China operam com tecnologia suíça e sob estrito controle do cliente. Eles produzem máquinas de corte a laser com características técnicas e operacionais extremamente altas. Essas empresas incluem:

• Coelho;
• Wattsan;
• Bodor.

Na Rússia, os cortadores a laser são produzidos pelas empresas industriais Semiconductor Devices, LOMO, Plasma e Inversion. Cada um deles oferece certos tipos de sistemas de laser. Não existem empresas no nosso país que se dediquem à produção de todos os tipos de máquinas laser ao mesmo tempo.

Ao escolher um cortador a laser para metal, você deve prestar atenção às seguintes características.

• Variedade de materiais. Em primeiro lugar, é necessário levar em consideração as especificidades da empresa. É importante esclarecer do que são feitas as peças a serem cortadas e qual é sua espessura. Esses fatores devem ser comparados com os dados técnicos da máquina, o tamanho da área de trabalho e os parâmetros operacionais do equipamento.
• Poder. A potência média de todas as máquinas a laser hoje varia de 500 a 6.000 W. Se você planeja cortar chapas de metal com menos de 6 mm de espessura, um cortador a laser de 500-700 W será suficiente. Para trabalhar com materiais mais espessos, é necessário selecionar as máquinas com potência máxima.
• Rigging. Quando se trata de máquinas de fibra óptica, é preciso estar atento aos consumíveis: servomotores, guias, cabeças de corte, quimeras e outros. A qualidade e a funcionalidade desses componentes afetam a precisão e a velocidade do corte a laser. Alguns fabricantes sem escrúpulos completam o equipamento não com os componentes originais, mas sim com os seus homólogos, de forma a reduzir custos. Isso pode ser confuso para o comprador. Portanto, as informações sobre a origem dos consumíveis devem ser esclarecidas com antecedência.
• A qualidade do equipamento. Nos últimos anos, tem havido uma tendência de redução do ciclo produtivo na maioria das empresas. Muitas empresas, principalmente aquelas que entraram recentemente no mercado, não prestam atenção suficiente aos testes de seus cortadores a laser antes da entrega ao cliente e não realizam o controle de qualidade do equipamento. Portanto, ao escolher uma máquina, é muito importante estar atento à disponibilidade de serviços de teste e preparação de pré-venda no fabricante.
• Serviço de manutenção. Ao selecionar o equipamento, é preferível dar preferência às máquinas dos fabricantes cujos serviços estão representados na região de utilização. Caso contrário, qualquer falha no curso da operação levará a reparos de longo prazo e, consequentemente, a paralisação da produção.

As máquinas de corte a laser de metal são versáteis. E isso se aplica aos materiais usados ​​e à amplitude das possibilidades de produção. Em particular, eles podem ser usados ​​para cortar e gravar metais.

O uso mais comum de equipamentos a laser é o corte de material. As máquinas-ferramentas em que a principal ferramenta de corte é o laser são muito utilizadas na metalurgia. Eles permitem que você faça:

• elementos individuais de estruturas publicitárias internas e externas;
• construtores de metal e quebra-cabeças;
• itens de decoração;
• peças para modelagem de automóveis e aeronaves;
• recordações.

A gravação a laser de produtos de metal pode transformar a coisa mais simples em um presente de valor inestimável. A gravação mais nítida é obtida usando um feixe de laser. As imagens aplicadas nesta técnica têm vida útil ilimitada, não temem a abrasão, os efeitos de soluções ácido-alcalinas, água, radiação ultravioleta e temperaturas extremas.

Com a ajuda de um laser controlado por computador, você pode obter uma imagem com o máximo de detalhes. Freqüentemente, padrões complexos são criados em superfícies de metal e até mesmo fotografias são reproduzidas.

Com o feixe de laser, não apenas superfícies planas, mas também convexas podem ser gravadas. Nesse caso, um mecanismo especializado de fixação da peça de trabalho é conectado ao motor da máquina. A rotação do motor é transferida para a peça de trabalho, ela começa a se mover a uma determinada velocidade e o feixe de laser aplica uma imagem de todos os lados.