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Corte a laser de aço e alumínio

Tecnologia a laser e a qualidade de seus cortes

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Embora as operações de corte de metal tradicionalmente empreguem processos mecânicos ou manuais, a de corte a laser pode ser uma opção viável, eficaz e eficiente para a fabricação de metal. O equipamento a laser é distinto de outras máquinas de corte, tanto na concepção como na aplicação. Por exemplo, os cortadores a laser não tem contato direto com o material, contam com fontes de alimentação de alta energia, possuem maior tolerância de corte e geralmente são automatizados para maximizar a precisão.

Um aparelho de laser dispara um fluxo concentrado de fótons em uma área exata da peça a ser trabalhada, a fim de aparar o excesso de material dando forma a um projeto específico. Estas máquinas são altamente eficazes no corte de vários tipos de aço, como aço inoxidável e carbono. No entanto, os lasers são menos eficientes em metais leve-reflexivos ou condutores de calor, como alumínio ou cobre, e exigem modificações específicas para moldar esses materiais. O material a ser cortado muitas vezes determina o tipo de laser utilizado na fabricação, tornando-se importante corresponder às especificações dos equipamentos com a formação do estoque.

Tipos de lasers

A tecnologia a laser tem diversos atributos originais que afetam a qualidade de seus cortes. O grau com que as curvas claras em torno das superfícies são conhecidas como difração, e a maioria de lasers têm taxas baixas de difração para permitir níveis mais elevados de intensidade de luz sobre distâncias mais longas. Características tais como monochromaticity determinam à freqüência do comprimento de onda do raio laser, quando a coerência mede o estado contínuo do feixe eletromagnético. Estes fatores variam de acordo com o tipo de laser usado. Os tipos os mais comuns de sistemas industriais do corte do laser incluem:

• Nd: YAG: a granada de alumínio de ítrio neodímio lubrificado usa uma substância de cristal sólido para focalizar a luz em seu alvo. Ele pode disparar um feixe de infravermelho ou rítmico contínuo que pode ser reforçada com equipamentos secundários, como as lâmpadas de bombeamento óptico ou diodos. O Nd: divergência do feixe é relativamente YAG e alta estabilidade posicional torna muito eficiente em operações de baixa potência, como corte de chapas de aço ou de corte de calibre fino.

• CO2: O laser do dióxido de carbono é uma alternativa mais poderosa que o Nd: YAG utilizando gás em vez de um cristal para a focalização da luz. Seu bombeamento permite que ateie fogo a um feixe potente contínuo capaz de cortar materiais grossos com muita eficiência. Como o seu nome sugere, a descarga de gás do laser consiste em uma grande parcela de dióxido de carbono misturada com quantidades menores de nitrogênio, hélio, e hidrogênio. Devido a sua força de corte, o laser de CO2 é capaz de dar forma a placas de aço volumosas até 25 milímetros de espessura, bem como o corte ou gravura em materiais mais finos com baixo poder.

Capacidades de corte a laser

O corte a laser envolve a remoção de material para dar forma a uma peça em um processo que geralmente reduz a quantidade acabamento na fabricação. Por exemplo, ao cortar material tratado termicamente, o calor do laser pode causar endurecimento nas bordas exteriores do corte. Endurecimento pode ser útil para muitas aplicações, pois aumenta a durabilidade do produto, mas também limita a quantidade de usinagem que poderia ser feita tornando o corte pós rosqueamento ou rebarbação difíceis.

A maioria dos sistemas de corte a laser são automatizados de acordo com parâmetros CNC. Esses controles de computador permitem altos níveis de precisão e aumentam a velocidade de corte. Alguns programas CNC permitem um molde o material, enquanto a cabeça de corte está em movimento. O laser móvel pode executar rapidamente as operações de corte, mantendo a precisão, e é altamente eficaz em chapas finas. A programação do CNC pode igualmente regular a potência, permitindo que o laser mude as configurações, dependendo do contorno e da espessura do material a ser cortado. Além disso, alguns lasers CNC são equipados com unidades sensoriais que podem ajustar a distância entre a cabeça de corte e a peça de trabalho para reduzir o potencial de deformação.

Laser de corte de aço

Materiais de aço grosso, como folhas ou placas reforçadas, geralmente são cortadas com lasers CO2, porque eles têm maior capacidade de potência do que outros modelos de laser. Em geral, quanto mais espessa a chapa de aço, maior a potência necessária para cortá-la, e a taxa de corte ideal é largamente determinada pela relação de espessura para a força do feixe do laser. Ao contrário de muitos processos mecânicos de corte, o corte a laser pode produzir buracos de tamanhos significativamente menores que à espessura do aço, por vezes tão baixa como um quinto do tamanho da peça.

Apesar de Nd: YAG ser geralmente incapaz de cortar o aço com espessura aproximada 20 milímetros, um reforço de fibra óptica com um mecanismo de auxílio de gás de oxigênio pode permitir que esse sistema baseado em cristal corte peças mais grossas de aço. Este tipo de modificação utiliza o laser para pré-aquecer o aço, enquanto o oxigênio catalisa uma reação exotérmica para auxiliar no corte.

Laser de corte de alumínio e aço inoxidável

Ao contrário do aço de qualidade-padrão ou de carbono, alumínio e aço inoxidável são metais luz-reflexiva e condutor de calor, por isso pode ser difícil fabricá-los usando um processo de corte a laser. Uma solução possível seria a utilização de um poder maior de fixação juntamente com a tecnologia de gás comprimido. Utilizar gases em conjunto com operações de corte é bastante comum. O nitrogênio e as máquinas de corte ajudadas por laser de oxigênio podem dar forma ao aço de alumínio e inoxidável em capacidades relativamente elevadas e com qualidade no revestimento de borda. Com esse sistema, o consumo maior de eletricidade e os custos de equipamentos periféricos tais como filtros de gás ou ar, podem aumentar as despesas.

Pesquisa e desenvolvimento

Muitas organizações como o Laser Institute of America e Laserlab Europe, estão realizando pesquisas para melhorar práticas padrão e aplicação ideal de laser em uma grande variedade de materiais. Da mesma forma, as especificações da cabeça de corte do laser estão sendo constantemente revistas e ajustadas para melhorar a qualidade de perfuração a laser e limpeza de cortes a laser. Como os sistemas de corte do laser continuam melhorando sua capacidade, taxa de produção, e rentabilidade, provavelmente apareceram mais aplicações do corte a laser em aço e de alumínio.

Flávio Saraiva

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