Sistemas de corte a laser de tubos: Análise de tecnologias-chave

Tubos de metal são amplamente usados em uma variedade de indústrias, incluindo fabricação aeroespacial, máquinas de construção, indústria automotiva, petroquímica e equipamentos agrícolas. Diferentes aplicações exigem peças de vários formatos e tamanhos para atender às diversas necessidades dessas indústrias.

A tecnologia de processamento a laser é particularmente adequada para trabalhar com vários tipos de tubos de metal. Corte a laser de tubos Os sistemas são caracterizados por sua alta flexibilidade e automação, permitindo a produção de pequenos lotes de diferentes materiais e tipos de produtos.

Introdução ao sistema de corte a laser de tubos

Sistema de orientação e foco de feixe

O sistema de orientação e foco do feixe direciona o feixe de laser emitido pelo gerador para a óptica de foco da cabeça de corte. Para o corte de tubo a laser, obter um corte de alta qualidade requer um feixe de laser focado com um diâmetro pequeno e alta potência, o que necessita de saída de modo de baixa ordem do gerador de laser.

Para obter um diâmetro de feixe focalizado menor durante o corte a laser de tubo, o laser deve operar em um modo transversal de ordem inferior, idealmente no modo fundamental. A cabeça de corte do equipamento de corte a laser é equipada com uma lente de foco, que permite que o feixe de laser seja focalizado em um pequeno ponto, permitindo o corte de tubo de alta qualidade.

Controle de trajetória do cabeçote de corte

Em corte a laser de tubo, a peça de trabalho é tipicamente uma superfície curva espacial complexa. Métodos de programação tradicionais podem ser desafiadores, exigindo assim que os operadores selecionem o caminho de processamento correto e os pontos de referência apropriados com base nos requisitos do processo.

O sistema de controle numérico registra o avanço de cada eixo e as coordenadas dos pontos de referência. As funções de interpolação espacial linear e circular do sistema de corte a laser são utilizadas para registrar as coordenadas durante o processo e gerar o programa de usinagem.

Controle automático da posição focal do corte a laser

Controlar a posição do ponto focal do corte a laser é um fator crítico que afeta a qualidade do corte. Uma das principais tecnologias no corte de tubos a laser é manter a posição do foco perpendicular à superfície da peça de trabalho por meio de dispositivos automáticos de medição e controle.

Com o controle integrado sobre a posição do foco do laser e os eixos lineares (XYZ) do sistema de processamento a laser, o movimento do cabeçote de corte a laser se torna mais ágil e preciso, evitando colisões com o tubo que está sendo cortado ou outros objetos durante o processamento.

Influência dos principais parâmetros do processo

Efeito da potência do laser

Para geradores de laser de onda contínua, a potência do laser impacta significativamente o processo de corte. Em teoria, maior potência do laser permite maiores velocidades de corte.

No entanto, considerando as características específicas dos tubos, o poder máximo de corte nem sempre é a melhor escolha. Conforme o poder de corte aumenta, o modo laser também muda, afetando o foco do feixe de laser.

Na prática, muitas vezes optamos por uma configuração de potência abaixo do máximo para garantir a maior densidade de potência no ponto focal, garantindo assim eficiência e qualidade no corte a laser.

Efeito da velocidade de corte

Para atingir uma boa qualidade de corte, a velocidade de corte deve estar dentro de uma certa faixa. Se a velocidade for muito lenta, o calor excessivo se acumula na superfície do tubo, aumentando a zona afetada pelo calor, alargando o corte e queimando as bordas cortadas, resultando em uma superfície áspera.

Aumentar a velocidade reduz a largura média do corte ao redor da circunferência do tubo, e esse efeito é mais pronunciado com diâmetros de tubo menores.

À medida que a velocidade aumenta, o tempo de interação do laser encurta, reduzindo a energia total absorvida pelo tubo, diminuindo a temperatura na frente do tubo e estreitando a largura do corte. Se a velocidade for muito rápida, cortes incompletos ou quebras podem ocorrer, afetando a qualidade geral do corte.

Efeito do diâmetro do tubo

Ao cortar tubos a laser, as características dos tubos em si influenciam muito o processo. Por exemplo, o tamanho do diâmetro de um tubo circular impacta significativamente a qualidade do corte.

Estudos sobre corte a laser de tubos de aço sem costura de paredes finas mostraram que, com parâmetros de processo constantes, um aumento no diâmetro do tubo resulta em um corte mais largo.

Tipo e pressão do gás de assistência

Para cortar tubos não metálicos e alguns tubos metálicos, ar comprimido ou gases inertes (como nitrogênio) podem ser usados como gases auxiliares, enquanto para a maioria dos tubos metálicos, gases ativos (como oxigênio) são preferíveis.

Após selecionar o tipo de gás auxiliar, determinar sua pressão também é crucial. Alta pressão é necessária ao cortar tubos de paredes finas em altas velocidades para evitar que a escória adira às bordas cortadas.

Por outro lado, ao cortar paredes mais grossas ou em velocidades mais lentas, a pressão do gás de assistência deve ser reduzida para evitar cortes incompletos. A posição do ponto focal do feixe de laser durante o corte do tubo também é vital.

O ponto focal geralmente deve estar na superfície do tubo que está sendo cortado; quando na posição ideal, o corte é minimizado, a eficiência do corte é maximizada e os melhores resultados de corte são alcançados.