Corte de tubo a laser – O que você deve saber

Corte de tubo a laser é um método versátil e eficiente usado em várias indústrias para cortar e processar precisamente componentes metálicos tubulares. Aqui está o que você precisa saber sobre corte de tubos a laser:

Fibra vs CO₂ Raios laser

Algumas coisas são bem perceptíveis. O “gerador” de laser em um laser de fibra é muito menor quando comparado a um CO tradicional₂ ressonador. Na verdade, o laser de fibra é criado por bancos de diodos que são colocados juntos em um módulo do tamanho de uma maleta que pode variar em potência de 600 a 1.500 watts. Vários módulos são emendados para criar o ressonador energizado final, que normalmente é do tamanho de um pequeno arquivo. A luz gerada é canalizada e amplificada através do cabo de fibra óptica. Quando a luz sai do cabo de fibra óptica, é a mesma que era ao ser gerada, sem perda de potência ou qualidade. Em seguida, é ajustada e focada para o tipo de material a ser cortado.

O CO₂ ressonador é muito maior e requer mais energia, pois a eletricidade é introduzida em uma combinação de gases para produzir o feixe de laser. Os espelhos ajudam a luz a ganhar intensidade, preparando-a para sair do ressonador. Após sair do ressonador, o feixe deve viajar por um caminho que compreende vários espelhos resfriados até atingir a lente. Essa viagem causa uma perda de potência e qualidade no feixe de laser.

Devido à quantidade de energia necessária para criar um CO₂ laser, é menos eficiente e tem uma eficiência de tomada de parede muito menor quando comparado a um laser de fibra. Segue-se que os grandes resfriadores necessários para o CO₂ os lasers também precisam de mais potência geral. Dada a eficiência de tomada de parede do ressonador de laser de fibra de mais de 40 por cento, você não está apenas usando menos potência, mas também menos espaço de piso de alta demanda.

Algumas coisas não são tão evidentes até que você olhe mais de perto para um laser de fibra em operação. Como seu diâmetro de feixe é frequentemente um terço do tamanho de um CO₂ feixe, um laser de fibra tem uma densidade de potência maior do que um laser de CO₂ feixe de laser. Isso não só permite que a fibra corte mais rápido, mas também permite que ela perfure mais rápido. Esse tamanho menor de feixe também dá à fibra a capacidade de cortar formas intrincadas e deixar bordas afiadas. Imagine cortar o logotipo de uma empresa de um tubo quando o espaçamento entre as letras do logotipo é de 0,035 polegada; uma fibra pode fazer esse corte, enquanto um CO₂ o laser não pode.

Os lasers de fibra têm um comprimento de onda de 1,06 mícrons, que é 10 por cento menor do que o de um CO₂ feixe de laser. Com seu comprimento de onda muito menor, o laser de fibra produz um feixe que é muito mais facilmente absorvido pelo material reflexivo; um CO₂ o laser tem muito mais probabilidade de refletir na superfície desses materiais. Por isso, as máquinas de corte a laser de fibra podem cortar latão, cobre e outros materiais refletivos. Deve-se notar que um CO₂ O feixe de laser que reflete no material pode não apenas danificar a lente de corte da máquina, mas também todo o caminho do feixe. Usar um cabo de fibra óptica para o caminho do feixe remove esse risco.

Claro, o laser de fibra não precisa de tanta atenção em termos de manutenção. Ele não requer limpeza de espelho e fole verifica se um CO₂ máquina de corte a laser precisa. Desde que receba água limpa do resfriador para resfriamento e os filtros de ar sejam substituídos rotineiramente, o laser de fibra em si está livre de manutenção preventiva.

Outra consideração são os módulos do tamanho de uma maleta do laser de fibra — eles permitem redundância. Se um módulo tiver um problema, o ressonador não desliga completamente. O laser de fibra é redundante de forma que os outros módulos podem produzir mais energia temporariamente para dar suporte ao módulo inativo até que os reparos possam ser concluídos — o que, a propósito, pode ser feito em campo. Outras vezes, o ressonador de fibra pode continuar produzindo energia reduzida até que os reparos possam ser feitos. Infelizmente, se um CO₂ o ressonador tem um problema, todo o ressonador está inoperante, não apenas em modo de potência reduzida.

O grosso e o fino do corte a laser em cubas

Houve um tempo em que muitos pensavam que os lasers de fibra poderiam ser usados apenas para materiais finos. O CO₂ , com seu comprimento de onda maior, criou entalhe suficiente durante o corte de materiais espessos para que espaço suficiente fosse permitido para remoção de material; o laser de fibra não conseguia produzir o mesmo entalhe ou resultados com materiais mais espessos. Mas isso foi resolvido nos últimos anos com tecnologia de colimação que pode produzir um feixe gerado por laser de fibra mais amplo que cria separação de materiais e espaço para remoção de material em materiais espessos. E como a largura do feixe é comutável, a máquina pode usar o feixe mais estreito para processar materiais finos, o que permite um processamento mais rápido de materiais de tamanhos diferentes na mesma máquina de corte a laser de fibra.

Corte a Laser de Tubos

As máquinas de corte a laser de chapas agora são vendidas com tecnologia de geração de laser capaz de fornecer até 12 kW de potência. A corte de tubo a laser a máquina normalmente atinge o máximo de 5 kW porque qualquer potência adicional cortaria simultaneamente o lado oposto do tubo.

Você pode ter notado que ainda não discutimos a velocidade de corte. É possível cortar até 500 polegadas por minuto em um tubo, mas isso nem sempre é realista. No corte de tubos a laser, o foco real deve ser em quanto tempo leva para carregar um tubo, indexá-lo para que fique na posição correta para o corte, furar e cortá-lo, e descarregar a peça. É mais sobre o tempo de processamento da peça com máquinas de corte de tubos a laser, não sobre a velocidade de corte.

Material de corte de tubo a laser

Uma máquina de corte a laser que corta chapas de metal pode trocar uma chapa em segundos. O mesmo pode ser feito em uma máquina de corte de tubo a laser, mas é uma história completamente diferente sobre como isso é feito.

Não há torres de material padrão com uma máquina de corte de tubo a laser. Carregadores de feixes, as opções mais eficientes de manuseio de material de tubo, alimentam um tubo de cada vez do feixe para o laser de tubo por meio de um sistema singularizador. Esse tipo de mecanismo de alimentação não funciona com perfis abertos, como ângulos ou canais, porque eles se interligam enquanto estão em um feixe e não se soltam facilmente. Para perfis abertos, são usados carregadores de etapas, que sequenciam uma seção de cada vez na máquina, mantendo a orientação correta dessa seção.

Esses tubos não são pequenos. Nos EUA, os comprimentos padrão são 24 pés. Alguns na Costa Oeste geralmente trabalham com comprimentos de 20 pés como tamanhos padrão.

Variedade é a realidade de qualquer oficina, e o mesmo vale para aqueles que operam um laser de tubo. Não é incomum ver peças de vários tamanhos saindo de um tubo. A máquina deve ser capaz de descarregar peças cortadas a laser que podem ser tão pequenas quanto 2 pol. e tão longas quanto 15 pés, uma logo após a outra. Ela também deve ser capaz de descarregar essas peças sem danificá-las, o que pode ser um desafio com metais mais macios, como alumínio.

A própria natureza de um tubo impede a necessidade de uma máquina com um laser de altíssima potência. Enquanto as máquinas de corte a laser de chapas planas agora estão disponíveis com geradores de laser tão potentes quanto 12 kW, as máquinas de corte a laser de tubo geralmente requerem apenas um máximo de 5 kW de potência. Com um tubo, você sempre tem que pensar no lado oposto do tubo que está cortando. Um laser mais potente simplesmente passaria pelo outro lado do tubo durante o corte. (Claro, se você estiver processando um feixe ou um canal no laser do tubo, não precisa se preocupar com o outro lado.)

Outra consideração no corte de tubos é a costura de solda. Este material é laminado e soldado junto. Isso traz dois pontos que normalmente devem ser abordados:

O posicionamento da costura de solda do tubo deve ser levado em consideração para o corte a laser. A costura de solda não deve interferir em pinos ou furos, e para aplicações estéticas, como móveis, as costuras de solda precisam ser escondidas o máximo possível. Em um sistema de corte de tubo a laser convencional, um sensor óptico é usado para escanear o tubo para procurar a costura de solda. Frequentemente, o tubo é coberto de óleo ou ferrugem, e a costura de solda pode ser difícil de diferenciar de outras áreas de superfície com contaminantes. Em aço inoxidável ou galvanizado, a costura de solda pode ser visível apenas internamente. Isso levou alguns fabricantes a incorporar câmeras em seus sistemas que permitem que as máquinas não apenas escaneiem a parte externa do tubo, mas também internamente. Isso permite que a máquina detecte a costura de solda obscurecida e posicione corretamente as peças em relação a ela.
As costuras de solda também são de composições diferentes e cortadas de forma diferente do resto do seu tubo. Tradicionalmente, os operadores tinham que diminuir ou aumentar a potência em todas as operações que ocorriam em um tubo para contabilizar a costura de solda. Hoje, alguns OEMs desenvolveram sua tecnologia de controle e parâmetros para permitir que a máquina destaque uma costura de solda e ajuste apenas essas seções. Isso permite que a máquina processe essas peças da maneira mais rápida. O controle ajusta automaticamente a potência, a frequência e o ciclo de trabalho conforme o laser percorre o tubo — e sua costura de solda. O operador não precisa criar parâmetros perfeitos; ele pode se concentrar em colocar e tirar o material da máquina.

Nada é perfeito com o corte a laser de tubos

Tenha em mente que não existe tubo perfeito. Eles têm arcos. Costuras de solda podem se projetar não apenas no exterior, mas também no interior do tubo. É um verdadeiro desafio processar esse material de forma consistente e rápida quando essas inconsistências existem de uma execução de produto para outra.

Imagine ter que colocar um furo passante centralizado em um tubo. Ele tem que ser centralizado na dimensão real, não apenas em uma face do tubo. Se o tubo estiver curvado, isso tornará as coisas mais difíceis. Essa é a vida da fabricação de tubos.

Como você compensa isso? Tradicionalmente, você vai descer e tocar a face com um sensor que marca o ponto de contato. O tubo é então girado, e o lado oposto do tubo é tocado. Isso dá ao controle uma ideia de quão curvado o tubo está. Este método é preciso e pode garantir que esses furos de passagem funcionem para a aplicação. Mas tenha em mente que cada vez que ocorre uma rotação do tubo, a capacidade de fornecer tolerâncias muito altas é reduzida.

Máquinas de corte a laser de tubos

O outro fator a ter em mente é que o método tradicional de verificação de arcos e torções no tubo pode levar até cinco ou sete segundos antes do início do corte. Com os meios tradicionais de detecção de toque, você tem que trocar produtividade por precisão. Novamente, na era do corte a laser de fibra, isso pode parecer uma vida inteira, mas trabalhar com tubo não é tão simples quanto trabalhar com chapas metálicas.

Para fechar a lacuna de tempo quando se trata de verificações de tubos, alguns fabricantes de máquinas estão usando câmeras para essas verificações. Elas reduzem a verificação de qualidade para cerca de meio segundo e também reduzem o número de rotações necessárias. Isso permite que a máquina retenha a produtividade, bem como a precisão.

A realidade é que o departamento de compras sempre vai buscar a opção menos dispendiosa. Isso significa que a tubulação que sai da fábrica em uma semana provavelmente não será a mesma na semana seguinte. Um fabricante tem que aprender a administrar essa variedade.

Foco na produção de peças acabadas

Os lasers de fibra são praticamente livres de manutenção, demonstram eficiência superior de plugue de parede quando comparados às máquinas de corte a laser de CO2 tradicionais, podem cortar materiais refletivos e oferecem corte preciso. Eles também são mais rápidos do que as máquinas de CO2 ao cortar certas espessuras de metal. No entanto, a velocidade é relativa quando se trata de cortar tubos. A economia de tempo real vem da aceleração do tempo de processamento do tubo e da produção de peças acabadas.