As operações de corte são componentes cruciais da fabricação de peças no setor de manufatura, com uma das técnicas primárias sendo o corte a laser de chapas metálicas. Este método é altamente eficaz para cortar metais, ligas e não metais. Os cortadores a laser de chapas e tubos de metal empregam um processo de corte térmico que utiliza feixes de luz (lasers) direcionados à peça de trabalho para derreter ou vaporizar materiais até que o formato desejado seja alcançado. Esta técnica se destaca como um dos métodos mais eficientes para corte de chapas metálicas. Neste artigo, forneceremos informações essenciais sobre corte a laser com cortadores a laser de chapas e tubos de metal para ajudar você a tomar decisões informadas antes de usar essa tecnologia. Vamos mergulhar!
O que é o cortador a laser de chapas e tubos de metal?
Processos de manufatura subtrativa são essenciais para modificar materiais na fabricação de peças, e cortadores a laser de chapas e tubos de metal representam um dos métodos padrão para cortar e remover componentes de uma peça de trabalho. Essa técnica envolve a utilização de feixes de laser para cortar pedaços de material com precisão notável.
O processo de corte a laser opera em tecnologia de controle numérico computadorizado (CNC), que é responsável por sua precisão excepcional. Antes de iniciar a operação de corte CNC ou corte a laser, o operador deve inserir códigos ou programas que detalham os designs ou padrões no computador, garantindo um processo de corte perfeito e preciso.
Processo de corte a laser de chapas e tubos de metal
O corte a laser de chapas e tubos de metal envolve a utilização de feixes de laser para derreter metais e ligas, resultando em cortes suaves e afiados. Este processo de corte consiste em duas operações que funcionam em harmonia.
A primeira operação envolve o material absorvendo o feixe de laser focado, que fornece a energia necessária para criar o corte. A segunda operação apresenta o bico de corte, que é concêntrico com o laser, fornecendo o gás de processo necessário para o corte. Este gás serve para proteger a cabeça de processamento de vapores e respingos, ao mesmo tempo em que auxilia na remoção do excesso de material do corte.
Existem essencialmente três métodos para cortar chapas e tubos de metal a laser.
1. Corte por fusão de feixe de laser
O processo de corte por fusão de feixe de laser usa um gás inerte, principalmente nitrogênio. O gás de processo de baixa reação vaporiza continuamente a abertura de corte do material. Conforme o material fundido é removido, o gás inerte previne a oxidação na aresta de corte sem interferir no processo.
Este método de corte a laser é adequado para cortar chapas planas e finas de ligas de alumínio e aço inoxidável que exigem alto apelo estético e menos operações de acabamento.
2. Corte por sublimação de raio laser
Como o nome sugere, o corte por sublimação de feixe de laser evapora o material. Em vez de derreter o material como outros processos de corte a laser, eles são imediatamente alterados de sólido para gás – sublimação.
Assim como o corte por fusão, o corte por sublimação de feixe de laser usa gases inertes para soprar o vapor do material para fora do corte. Então, não há oxidantes na aresta de corte. É frequentemente usado no corte de materiais orgânicos como madeira, couro, tecidos, etc.
3. Corte a laser com chama
O corte a laser usa um gás combustível – oxigênio para expulsar o material fundido. O laser aquece a peça de trabalho, criando combustão espontânea após derreter o material. O gás oxigênio fornece mais energia para o processo de corte por meio da oxidação – uma reação exotérmica.
O corte por chama é ideal para cortar aço macio e materiais fusíveis, como cerâmica. Este processo de corte pode causar queimaduras na superfície de corte, pois o gás é um oxidante. A otimização adequada dos parâmetros do processo ajudará a evitar a formação de rebarbas.
Tipos de lasers para corte de chapas e tubos de metal
Quando se trata de corte de chapas e tubos de metal, diferentes tipos de lasers são empregados, cada um com suas próprias vantagens e aplicações. Aqui estão os principais tipos de lasers usados neste processo:
Lasers de CO2
Os lasers de CO2 são amplamente usados para cortar chapas e tubos de metal devido à sua alta potência e eficiência. Eles produzem uma onda contínua de luz infravermelha, tornando-os eficazes para cortar materiais espessos. Os lasers de CO2 são adequados para uma variedade de metais e não metais, mas são particularmente conhecidos por sua capacidade de cortar chapas mais grossas com excelente qualidade de borda.
Lasers de fibra
Os lasers de fibra estão ganhando popularidade na indústria de corte de metais devido à sua capacidade de cortar materiais refletivos, como alumínio e cobre, de forma mais eficiente do que os lasers de CO2. Eles produzem um feixe de laser de alta intensidade ao passar luz por um cabo de fibra óptica, resultando em um feixe mais focado e concentrado. Essa tecnologia permite velocidades de corte mais rápidas e maior precisão, tornando os lasers de fibra uma excelente escolha para aplicações em chapas metálicas e tubos.
NdLasers (Granada de Ítrio e Alumínio Dopada com Neodímio)
Ndlasers são lasers de estado sólido que são frequentemente usados para aplicações específicas, como cortar materiais mais espessos ou quando alta precisão é necessária. Eles emitem um feixe concentrado de luz que pode ser focado para atingir detalhes finos. Ndlasers são adequados para cortar vários metais e são frequentemente usados em indústrias onde a precisão é crítica, como aeroespacial e fabricação de dispositivos médicos.
Lasers de disco
Os lasers de disco são semelhantes aos lasers de fibra, mas usam um método diferente para gerar o feixe de laser. Eles são conhecidos por sua eficiência e capacidade de cortar materiais mais espessos em altas velocidades. Os lasers de disco oferecem excelente qualidade de feixe e podem ser uma escolha ideal para aplicações que exigem corte de precisão de chapas e tubos de metal.
Lasers ultrarrápidos
Lasers ultrarrápidos, incluindo lasers de picosegundo e femtosegundo, são usados para aplicações especializadas que exigem precisão extremamente alta e zonas mínimas afetadas pelo calor. Esses lasers fornecem pulsos ultracurtos de energia, permitindo cortes e gravações intrincados em uma variedade de materiais, incluindo metais. Embora não sejam tão comumente usados para tarefas gerais de corte, os lasers ultrarrápidos são ideais para aplicações em eletrônica e micromaquinação.
Cada tipo de laser oferece vantagens distintas dependendo dos requisitos específicos da aplicação de corte, incluindo tipo de material, espessura e qualidade de borda desejada.
7 Benefícios do Corte a Laser de Chapas Metálicas
Vamos examinar os benefícios do corte a laser de chapas metálicas para o setor de manufatura.
1. Alta precisão e exatidão
O corte a laser é adequado para corte de chapas metálicas devido à sua extrema precisão. As máquinas são equipadas com a capacidade de fazer cortes intrincados com extrema precisão e exatidão. Industrialmente, o corte a laser é a técnica preferida para cortar chapas metálicas com detalhes específicos que exigem tolerâncias apertadas.
Alguns cortadores podem fazer cortes precisos com uma precisão de até 0,0005 polegadas. É por isso que ele continua sendo um pilar na maioria das empresas de manufatura. Como os lasers derretem as peças de metal, os cortadores produzem pouca ou nenhuma rebarba. Em vez disso, ele deixa uma borda limpa, lisa e afiada.
2. Processo automatizado
O corte a laser é executado por sistemas de Controle Numérico Computadorizado (CNC). Uma vez que o operador técnico insere os programas no computador, o processo é executado de forma independente. Portanto, requer menos interferência humana e trabalho geral. Além disso, há pouca ou nenhuma margem para erro com maior eficiência de corte.
3. Prevenção de danos
Existe esse equívoco de que o corte a laser de metal causa empenamento. No entanto, isso não é verdade. O calor do corte a laser afeta apenas porções minúsculas do material, não afetando a tolerância.
Além disso, o processo de corte a laser é rápido; os lasers aquecem e derretem as partes a serem removidas. Então, o calor não afeta significativamente as outras partes do material. Na maioria dos casos, não há distorção ou empenamento dos seus materiais.
4. Compatível com a maioria dos materiais
Outra vantagem crítica desse método de fabricação subtrativa é sua capacidade de trabalhar com uma ampla gama de materiais. Ele corta facilmente cada material, seja cobre, alumínio, aço inoxidável ou mesmo titânio. Afinal, envolve o uso de lasers em temperaturas muito altas para derreter o material.
5. Custo relativamente baixo
De fato, máquinas de corte a laser são caras. No entanto, comparadas a outras máquinas CNC, elas são mais econômicas. Além disso, é uma máquina única para todos – ou seja, uma única máquina de corte a laser é ideal para todas as suas operações de corte. Você não precisa de nenhuma modificação na máquina para diferentes operações de corte.
Além disso, é durável. O dispositivo não faz contato com os materiais que você está cortando, então há pouco ou nenhum atrito nem desgaste da superfície. Além disso, ele não tem várias peças, então há menos requisitos de manutenção e serviço. Em geral, há um custo operacional reduzido de usar um cortador a laser em comparação com outras ferramentas de fabricação comuns.
6. Alta Versatilidade
Além da compatibilidade do corte a laser com a maioria dos materiais, o processo é altamente versátil. Ao contrário de outros dispositivos, você pode empregar um cortador a laser para várias funções de corte, de cortes simples a complexos e aqueles que exigem tolerâncias apertadas e designs intrincados. Esse recurso o torna uma excelente escolha para a maioria das indústrias.
7. Baixo consumo de energia
De fato, cortadores a laser requerem energia para aquecer e derreter materiais efetivamente durante o corte. No entanto, a técnica de corte é mais eficiente em termos de energia do que outros métodos de corte.
Além disso, diferente de outras máquinas, ela tem menos peças móveis, o que significa menos requisitos de energia. Além disso, a alta velocidade da máquina significa corte rápido, economizando tempo e energia.
Desvantagens do corte a laser de chapas e tubos de metal
Embora o corte a laser de chapas e tubos de metal ofereça inúmeras vantagens, há várias desvantagens a serem consideradas:
Necessidade de operadores qualificados
Operar efetivamente uma máquina de corte a laser requer um técnico qualificado que entenda suas características e possa identificar e retificar rapidamente quaisquer problemas que surjam. Uma configuração inadequada pode causar danos aos materiais e à máquina. Portanto, se você planeja executar um serviço de corte a laser, contratar um profissional é essencial.
Limitações de espessura
Embora os cortadores a laser sejam compatíveis com a maioria dos materiais, eles têm limitações quando se trata de cortar metais mais espessos. Em geral, os cortadores a laser podem cortar eficientemente chapas de alumínio até uma espessura máxima de 15 mm e chapas de aço até 6 mm. Para materiais mais espessos, métodos de corte alternativos podem ser mais adequados.
Emissão de gases e fumos nocivos
O processo de corte a laser gera calor para derreter os materiais, o que resulta na liberação de vapores e gases nocivos. Para mitigar os riscos à saúde, é crucial operar máquinas de corte a laser em áreas bem ventiladas.
Alto Investimento Inicial
O custo inicial de aquisição de um cortador a laser de alta qualidade pode ser significativo, frequentemente excedendo $2.000, o que é quase o dobro do preço de outras máquinas de corte, como cortadores a jato de água. Qualquer pessoa que queira operar um negócio usando tecnologia de corte a laser deve estar preparada para esse investimento inicial substancial.
Dicas para corte a laser eficaz de chapas e tubos de metal
Selecione os materiais apropriados
Escolher o material certo é crucial em qualquer processo de fabricação. O material selecionado para seu componente deve estar alinhado com as propriedades desejadas do produto final. Além de chapas metálicas como alumínio e zinco, considere usar plásticos e outros polímeros com base em seus requisitos específicos. Propriedades comuns de materiais que os fabricantes priorizam incluem flexibilidade, maleabilidade, ductilidade e rigidez.
Use software que gere arquivos vetoriais
Máquinas de corte a laser exigem arquivos vetoriais para operação. Para criar seus designs, utilize software como o Adobe Illustrator para vetorizá-los. Formatos de arquivo aceitáveis incluem .ai, .step, .eps e outros que suportam gráficos vetoriais.
Conta para Kerf
Kerf se refere ao material que evapora quando o feixe de laser interage com a peça de trabalho. Ao projetar sua peça, é essencial levar em consideração o kerf para garantir precisão em suas dimensões finais.
Evite pequenos detalhes relativos à espessura do metal
A espessura do metal é uma consideração crítica no corte a laser. Como regra geral, evite projetar detalhes menores do que a espessura da chapa de metal, pois materiais mais espessos reduzem a capacidade do laser de penetrar efetivamente.
Mantenha o espaçamento mínimo entre as linhas de corte
O espaçamento adequado é vital para atingir resultados ótimos no corte a laser. A distância mínima entre as linhas de corte deve ser igual à espessura do material. Por exemplo, se você estiver cortando uma chapa de metal de 2 mm, certifique-se de que haja um espaçamento de pelo menos 2 mm entre as linhas de corte.
Aplicações de peças de corte a laser de chapas e tubos de metal
1. Equipamentos médicos
Carrinhos, camas, equipamentos cirúrgicos, pinos ortopédicos, hastes, etc., todos contêm metais cortados a laser. Embora muitos instrumentos cirúrgicos sejam agora impressos em 3D, o corte a laser é a técnica preferida para fabricá-los.
2. Produção de joias
A maioria dos designs de joias contém desenhos intrincados que cortadores a laser podem mapear facilmente. Frequentemente, peças de joias são projetadas a partir de materiais finos. Portanto, o corte a laser é uma boa opção para a fabricação de joias.
3. Design de interiores
Chapas de metal cortadas a laser são uma excelente escolha para divisórias de ambientes, o que pode ajudar a melhorar a aparência geral de um ambiente e criar mais espaço. Aproveitar a precisão do corte a laser com a criatividade do fabricante pode dar a você a aparência personalizada que você deseja para seu ambiente.
4. Indústrias aeroespaciais
Devido à alta precisão dimensional, a indústria aeroespacial é uma das usuárias mais significativas da tecnologia de corte a laser. A maioria das peças de aviões e outros dispositivos como detectores de metal, carrinhos, transportadores, etc., passam por algumas operações de corte durante a fabricação.
Você deve terceirizar ou investir em uma máquina de corte a laser para suas peças de chapa metálica?
As técnicas de corte a laser desempenham um papel crucial em diversas operações de fabricação, fornecendo um método altamente eficaz para cortar uma ampla variedade de materiais, especialmente chapas metálicas.
Para operações de fabricação em pequena escala, terceirizar suas necessidades de corte é frequentemente a escolha mais econômica. Ao contratar um serviço para suas necessidades de corte a laser, você pode reduzir custos e alocar essas economias para outras áreas críticas de produção. Para suas necessidades de corte a laser e fabricação de chapas metálicas, considere entrar em contato com a Waken.
Que outros processos de corte posso considerar para meu projeto?
Embora o corte a laser seja um método popular de corte de alta precisão na fabricação industrial, não é a única opção disponível. Se você está considerando alternativas ao corte a laser para moldar suas chapas de metal, aqui estão alguns métodos excelentes para explorar para suas necessidades de fabricação:
- EDM (Usinagem por descarga elétrica)
- Corte a Jato de Água
- Fresagem CNC
- Socos
Marcas populares de máquinas a laser para chapas e tubos de metal
Há muitas marcas de máquinas de corte a laser de tubo disponíveis no mercado. Algumas das principais marcas com base em sua reputação, qualidade do produto e satisfação do cliente são:
- Trumpf
- Bystronic
- Amada
- Mazak
- GRUPO BLM
- Krrass
A escolha de uma marca de corte a laser de tubo depende de muitos fatores, como o material, o diâmetro do tubo, a espessura, etc. É essencial considerar todos os fatores antes de decidir sobre uma máquina e um fabricante de metal.
Se você está procurando um fabricante de metais especializado em corte a laser de tubo, deixe-nos ser seu ponto de partida. Para mais informações sobre nossos serviços e para receber um orçamento, entre em contato aqui.
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