Comparação de máquinas de corte a laser: O guia definitivo

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Data de publicação: 7 de maio de 2024

I. Introdução

No fabrico moderno de processamento de metais, a tecnologia de corte a laser é um processo indispensável devido à sua elevada qualidade, eficiência e ampla aplicabilidade de materiais. Para os potenciais consumidores e empresas, compreender a qualidade, as características e as aplicações das máquinas de corte a laser no processamento de metais é crucial para melhorar a qualidade do produto e minimizar os custos de produção.

No entanto, face a uma gama deslumbrante de máquinas de corte a laser, os clientes têm geralmente dificuldade em escolher a mais adequada. Os diferentes tipos e marcas de máquinas de corte a laser variam muito em termos de parâmetros de desempenho e preços. Por conseguinte, é um dilema para os potenciais compradores selecionar a máquina mais adequada que satisfaça as suas exigências.

Assim, o artigo tem como objetivo fornecer aos leitores um guia definitivo sobre a comparação de cortadores a laser. Irei comparar os principais tipos de máquinas de corte a laser em termos de precisão de corte, velocidade de corte, compatibilidade de materiais e relação custo-eficácia.

É importante saber se as máquinas podem satisfazer os requisitos de corte, que tipo de máquinas são mais eficazes, que máquinas de corte a laser diferentes se adequam a que material e que tipos de máquinas de corte a laser são mais rentáveis quando se tem em conta os preços, os custos de utilização e de manutenção.

Com base numa análise profunda dos principais factores em questão, pode encontrar as máquinas de corte a laser que lhe convêm. O guia fornecer-lhe-á uma comparação exaustiva e conselhos pragmáticos e profissionais para atenuar os obstáculos no percurso de seleção das máquinas de corte a laser.

Vamos dar início a este derradeiro confronto de máquinas de corte a laser!

II.Compreender a tecnologia de corte a laser

Noções básicas de corte a laser

Como funciona uma máquina de corte a laser?

Máquinas de corte a laser utilizam feixes de laser de alta densidade de potência para irradiar a superfície dos materiais que são fundidos, evaporados ou queimados até à temperatura de ignição. Ao mesmo tempo, são utilizados gases de assistência para soprar a fusão. Desta forma, o corte é concluído.

Os procedimentos de corte a laser incluem três etapas: aquecimento da peça, fusão e sopro da fusão. A tecnologia de corte, que é sem contacto, altamente precisa e rápida durante o corte, é amplamente aplicada na indústria de processamento de metais e não metais.

Quais são os principais tipos de lasers utilizados nas máquinas de corte dos mercados? Este artigo apresenta-lhe três tipos de máquinas de corte a laser comuns: Máquinas de corte a laser CO2, máquinas de corte a laser de fibra e máquinas de corte a laser sólido YAG.

Máquinas de corte a laser CO2:

As máquinas de corte a laser CO2 são utilizadas principalmente no corte não metálico, incluindo madeira, plástico, vidro e tecido. Com um comprimento de onda de 10,6 micrómetros, são adequadas para uma saída de alta potência com uma eficiência de conversão de energia que atinge 25% e, por conseguinte, possuem vantagens significativas no corte não metálico.

Máquinas de corte por laser de fibra:

máquina de corte a laser de fibra

As máquinas de corte a laser de fibra são famosas pela sua elevada eficiência de conversão de energia, baixos custos de manutenção e feixes laser de alta qualidade. Com um comprimento de onda de 1,06 micrómetros e uma elevada taxa de absorção de metais, são adequadas para o corte de metais. Os cortadores a laser de fibra são bons no corte de aço inoxidável, aço carbono e liga de alumínio.

Máquinas de corte a laser sólido YAG:

Sendo uma das primeiras tecnologias de corte, as máquinas de corte a laser sólido YAG são principalmente utilizadas para cortar metais. Com um comprimento de onda de 1,06 micrómetros, as máquinas de corte a laser sólido YAG são semelhantes às máquinas de corte a laser de fibra.

No entanto, limitadas pela sua tecnologia de corte, as máquinas de corte a laser sólido YAG são aplicadas numa esfera relativamente mais estreita e funcionam com uma eficiência inferior.

Vantagens do corte a laser em relação aos métodos tradicionais

Precisão e qualidade dos cortes:

As máquinas de corte a laser permitem uma precisão extremamente elevada e um corte de alta qualidade. Os raios laser focados num pequeno ponto de luz podem cortar padrões intrincados, pequenos e delicados com arestas de corte suaves sem rebarbas, reduzindo a necessidade subsequente de processamento.

Redução dos resíduos e aumento da eficiência:

Graças à sua elevada precisão, a utilização de materiais pode ser optimizada ao máximo, de modo a reduzir o desperdício de materiais. Ao mesmo tempo, o corte a laser com alta velocidade pode melhorar significativamente a produtividade, especialmente para lotes de produção, o que pode reduzir muito o ciclo de produção.

Versatilidade no manuseamento de diferentes materiais:

Para além de lidar com metal, a tecnologia de corte a laser também pode lidar com vários materiais não metálicos, como plástico, madeira e vidro. A sua versatilidade permite que a tecnologia satisfaça as exigências de diferentes indústrias e materiais, alargando o horizonte de aplicações da tecnologia de corte a laser.

III. Factores-chave a considerar na escolha de uma máquina de corte a laser

Comparação e adequação dos tipos de máquinas

Os três tipos de máquinas de corte têm as suas próprias características em termos de materiais aplicáveis, desempenho do processo e outros aspectos.

As máquinas de corte a laser CO2, como uma das máquinas mais comuns e amplamente utilizadas na indústria, são boas no corte. Com maior potência, têm melhor desempenho no corte de material de placa grossa (mais de 10 mm).

As máquinas de corte a laser de fibra que utilizam lasers de fibra são adequadas para o corte de metal, especialmente para o corte de alta velocidade e precisão de chapas metálicas finas (como materiais entre 1-8 mm). Embora mais fracas do que as máquinas de corte a laser CO2 em termos de corte não metálico, elas são obviamente melhores em velocidade de corte e suavidade de corte.

máquina de corte a laser de fibra

A máquina de corte a laser de estado sólido YAG utiliza um cristal YAG dopado com iões de neodímio como material de trabalho com comprimentos de onda de saída semelhantes aos das máquinas de corte a laser de fibra. A qualidade do feixe das máquinas de corte a laser YAG situa-se entre a dos lasers de CO2 e de fibra, mas a sua velocidade de corte e precisão não são tão boas como as das máquinas de corte a laser de fibra.

Em suma, no corte de materiais compósitos, as máquinas de corte a laser CO2 são a escolha mais sensata. São capazes de cortar fibra de carbono, fibra de vidro e outros materiais compósitos reforçados, bem como materiais difíceis de maquinar, como os compósitos de matriz cerâmica. Mas, se procura qualidade e velocidade de corte, os cortadores a laser de fibra são a melhor seleção.

Velocidade e eficiência de corte

A velocidade de corte e a eficiência são os principais indicadores para a medição da produtividade. Geralmente, as máquinas de corte a laser de fibra têm a maior velocidade de corte, seguidas pelas máquinas de corte a laser YAG, enquanto as máquinas de corte a laser CO2 são relativamente mais lentas.

Tomando como exemplo o corte de uma placa de aço inoxidável de 1 mm, as máquinas de corte a laser de fibra de alta potência podem atingir 60 a 80 metros por minuto, as máquinas de corte a laser YAG 30 a 50 metros por minuto e as máquinas de corte a laser CO2 20 a 30 metros por minuto.

Alta velocidade significa um ciclo de processamento mais curto e maior produtividade. Para peças de metal produzidas em massa, as máquinas de corte a laser de fibra de alta velocidade podem encurtar significativamente o período de entrega e reduzir os custos de mão de obra e da máquina. No entanto, para pequenos lotes de produção ou corte não metálico, as máquinas de corte a laser CO2 têm um melhor desempenho.

Precisão e qualidade de corte

A precisão de corte, enquanto indicador-chave do desempenho de uma máquina de corte a laser, decide diretamente a tolerância dimensional e a qualidade da superfície da peça de trabalho.

Em termos de precisão de corte, os cortadores a laser de fibra são os melhores, seguidos dos cortadores a laser YAG e dos cortadores a laser CO2, os últimos, o que é decidido principalmente pela qualidade dos feixes de laser e pelo tamanho dos pontos de luz focados.

A qualidade do feixe dos lasers de fibra aproxima-se do limite de difração, e o ponto focado pode ser tão pequeno como 10-30μm, o que resulta em sedimentos mais estreitos e pequenas zonas afectadas pelo calor com uma precisão de processo que atinge ±0,02mm.

A qualidade do feixe das máquinas de corte a laser YAG não é tão boa como a das máquinas de corte a laser de fibra, com uma precisão do processo que atinge cerca de ±0,05 mm. Os padrões do feixe laser e os sistemas ópticos limitam as máquinas de corte a laser CO2, cuja precisão do processo atinge ±0,1 mm.

A planura e a suavidade do corte e a quantidade de rebarbas também podem indicar a qualidade do corte. A qualidade de corte dos cortadores a laser de fibra e dos cortadores a laser YAG é melhor do que a dos cortadores a laser CO2, porque produzem cortes mais suaves e menos rebarbas.

Embora as máquinas de corte a laser CO2 produzam cortes com determinadas inclinações e riscas e mais rebarbas, desempenham um papel indispensável no corte não metálico.

De um modo geral, para componentes precisos e processamento de decoração de alta qualidade, que impõe requisitos elevados em termos de tamanho e aparência, os cortadores a laser de fibra podem oferecer uma qualidade de processamento mais elevada. Para peças de trabalho comuns, as máquinas de corte a laser YAG e CO2 também podem satisfazer os requisitos básicos de qualidade e precisão.

Por conseguinte, os consumidores devem equilibrar o desempenho e os custos das máquinas com base nos requisitos do produto, a fim de escolherem o tipo de máquina mais adequado.

Custo de operação e manutenção

Os custos de funcionamento e manutenção de um cortador a laser são os principais factores económicos que o utilizador deve ter em conta. Estes custos incluem o consumo de energia, os custos dos consumíveis e os custos de manutenção e assistência técnica.

No que diz respeito ao consumo de energia, os cortadores a laser de CO2 são os que consomem mais, ficando os cortadores a laser YAG e os cortadores a laser de fibra em último lugar. No funcionamento a longo prazo, os cortadores a laser de fibra têm o melhor desempenho.

No que respeita aos custos dos consumíveis, os componentes ópticos, incluindo o gás laser, as lentes de focagem e as lentes de proteção, dos cortadores a laser de CO2 têm de ser substituídos regularmente. Por outro lado, os cortadores a laser de fibra e YAG têm relativamente menos consumíveis. No entanto, os investimentos iniciais dos cortadores a laser de fibra são mais elevados do que os dos outros dois tipos.

Quanto à manutenção, as estruturas relativamente complexas das máquinas de corte a laser de CO2 exigem que os profissionais calibrem o sistema ótico e limpem e lavem regularmente o sistema de arrefecimento.

Tudo isto é mais fácil para os cortadores a laser YAG e de fibra devido às suas estruturas compactas e trajectórias de luz fechadas. No entanto, os custos de reparação dos cortadores YAG e de fibra são mais elevados do que os dos cortadores a laser de CO2.

Com base no que referi anteriormente, os cortadores a laser de fibra têm os custos de funcionamento mais baixos porque consomem menos energia, requerem menos consumíveis e não necessitam de manutenção.

máquina de corte a laser de fibra

Se os custos da máquina forem tidos em consideração, os cortadores a laser CO2 e YAG têm vantagem sobre os lasers de fibra nas indústrias de processamento de energia de média e pequena dimensão, em termos de relação custo-eficácia.

IV. Prós e contras de cada tipo de cortador a laser

Atualmente, existem três tipos principais de máquinas de corte a laser que incluem cortadores a laser CO2, cortadores a laser de fibra e cortadores a laser sólido YAG. Têm as suas próprias características, prós e contras, satisfazendo as exigências de diferentes processos.

Vantagens e desvantagens das máquinas de corte a laser CO2

As máquinas de corte a laser de CO2 utilizam lasers de CO2 para cortar com um comprimento de onda de 10,6 μm, adequado para cortar não metais, como madeira, plástico, vidro e papel.

Vantagens:

Ampla aplicação: podem cortar a maioria dos não-metais com bom desempenho de corte e arestas lisas.

Velocidade rápida: As máquinas de corte a laser CO2 podem cortar rapidamente materiais de folha fina.

Elevada precisão: Permitem um corte preciso e adequam-se ao processamento de padrões complexos.

Desvantagens:

Elevado consumo de energia: A baixa eficiência de conversão de luz e eletricidade requer um elevado consumo de energia.

Custos de manutenção elevados: os custos de manutenção dos lasers e dos sistemas ópticos são elevados.

Inadequados para o corte de metais: não são bons para cortar metais, especialmente os altamente reflectores.

Vantagens e desvantagens das máquinas de corte a laser de fibra

Os cortadores a laser de fibra utilizam lasers de fibra com um comprimento de onda de 1,06μm, utilizados principalmente para o corte de metais.

Vantagens:

Elevada eficiência e poupança de energia: possuem uma elevada eficiência de conversão luz-eletricidade e implicam um baixo consumo de energia e custos de funcionamento.

Alta velocidade: são mais rápidas do que as máquinas de corte a laser de fibra de CO2, especialmente para o corte de chapas metálicas finas.

Baixos custos de manutenção: basicamente, estão isentos de manutenção, possuindo assim uma longa vida útil.

Desvantagens:

Limitadas no corte de tábuas grossas: são mais lentas no corte de tábuas relativamente grossas.

Custos elevados: os seus investimentos iniciais são relativamente elevados.

Inadequado para o corte não metálico: o seu desempenho no corte não metálico não é tão bom como o das máquinas de corte a laser de CO2.

Vantagens e desvantagens das máquinas de corte a laser sólido YAG

As máquinas de corte a laser YAG utilizam lasers de estado sólido com um comprimento de onda de 1,064μm, adequados para cortar metais e alguns materiais não metálicos.

Vantagens:

Ampla aplicação: podem cortar metais e alguns materiais não metálicos

Custos reduzidos: em comparação com os cortadores a laser de fibra, os cortadores a laser YAG custam menos

Operação simples: as estruturas simples implicam uma operação relativamente fácil e uma manutenção conveniente.

Desvantagens:

Baixa eficiência de corte: em comparação com os cortadores a laser de fibra, os cortadores a laser YAG cortam mais lentamente e com menos eficiência.

Elevado consumo de energia: com baixa taxa de conversão de luz e eletricidade, consomem mais energia.

Custos de manutenção elevados: os lasers e os sistemas ópticos implicam uma manutenção regular, o que aumenta os custos.

Geralmente, os diferentes tipos de máquinas de corte a laser têm a sua própria esfera de aplicação, prós e contras. Ao escolher as máquinas de corte a laser, deve ter em consideração as exigências do processo, os tipos de materiais, os custos e os orçamentos, de modo a selecionar a mais adequada.

Uma tabela de comparação:

Características/ModeloMáquina de corte a laser de fibraMáquina de corte a laser CO2Máquina de corte a laser YAG
Comprimento de onda do laser1,06μm10,6μm1,06μm
Eficiência de conversão fotoeléctricaSobre o 30%Sobre a 10%Sobre o 3%
Velocidade de corteElevada (4-5 vezes a do YAG)MédioBaixa
Custos de manutençãoBaixaElevadoMédio
Adequação do material de cortePrincipalmente adequado para materiais metálicosMateriais metálicos e não metálicosPrincipalmente adequado para materiais metálicos
Espessura de corteAdequado para placas finas e de espessura médiaAdequado para chapas grossas e materiais não metálicosAdequado para placas finas
Custo de utilizaçãoBaixaElevadoMédio
Qualidade de corteAlta (corte mais suave, menos rebarbas)MédioMédio
Preço do equipamentoElevadoMédio a elevadoBaixa
Facilidade de utilizaçãoElevadoMédioMédio
Sectores aplicáveisProcessamento de chapas metálicas, aviação, aeroespacial, etc.Publicidade, modelismo, transformação não metálica, etc.Tratamento de metais, decoração, publicidade, etc.

V. Inovações no horizonte

O desenvolvimento e a inovação das máquinas de corte a laser desempenham um papel essencial na melhoria da produtividade, na redução dos custos e na dinamização do fabrico. Com o desenvolvimento da tecnologia de corte a laser, surgirão mais tecnologias novas, com um impacto profundo no fabrico.

Próximos avanços tecnológicos

Maior eficiência e precisão:

As tecnologias de controlo avançadas e os sistemas de movimento de alta precisão melhoraram a precisão e a eficiência do processamento dos cortadores a laser, permitindo-lhes responder melhor às exigências do fabrico.

Produção flexível:

Ao introduzir uma tecnologia avançada de fabrico flexível, as máquinas permitem um ajuste rápido e uma produção personalizada, satisfazendo as exigências da personalidade.

Mais inteligente:

Ao introduzir a aprendizagem automática avançada e a aprendizagem profunda, podem implementar funções de controlo adaptativo e de otimização inteligente para dispositivos, a fim de melhorar a sua eficiência e estabilidade de produção.

Verde e amigo do ambiente:

A adoção de sistemas de arrefecimento eficientes e de lasers com baixo consumo de energia reduz o consumo de energia e as emissões de gases de escape, permitindo uma produção ecológica.

Impacto potencial na indústria transformadora

Melhorar a produtividade:

Um corte preciso reduz o desperdício de material e acelera o ciclo de produção, permitindo às empresas responder rapidamente ao mercado.

Redução dos custos de produção:

Os métodos inteligentes e automáticos dos produtos reduzem os custos de mão de obra e dos produtos.

Produção personalizada:

A produção flexível de máquinas de corte a laser permite que o fabrico satisfaça as exigências personalizadas do mercado.

Promover a produção ecológica:

A qualidade ecológica e amiga do ambiente da tecnologia de corte a laser proporciona um futuro mais ecológico e sustentável para a indústria.

VI.Conclusão

À medida que a tecnologia de corte a laser se desenvolve e a sua aplicação se alarga, as máquinas de corte a laser vão cumprindo o seu papel no fabrico. Por conseguinte, é importante compreender as diferenças entre os três tipos de máquinas, de modo a selecionar a mais adequada.

Аs, um fabricante líder de cortadores a laser de fibra, ADH Máquina-ferramenta está sempre pronto a fornecer-lhe todos os conhecimentos necessários para fazer a escolha perfeita. Não hesite em contacte-nos e o nosso especialista responderá a todas as suas perguntas.

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