Desvendar o corte a laser: Como funciona

I. Introdução

O máquina de corte a laser é um dispositivo essencial para o fabrico moderno, que aumenta a eficiência e a precisão e dá grande prioridade ao fabrico de metais.

Então, como é que uma máquina de corte a laser funciona?

A máquina de corte a laser transforma a energia do laser em calor extremamente elevado através de um feixe de laser focalizado.

Este calor é suficientemente forte para fazer derreter ou vaporizar o metal. Quando um raio laser passa através dos materiais, forma uma linha fina na superfície do metal.

A temperatura da linha é suficientemente elevada para cortar os materiais.

Ao manipular o movimento da cabeça de corte, a máquina pode terminar o corte de formas complexas.

Existem três tipos de máquinas de corte a laser: CO² máquina de corte a laser, Máquina de corte a laser YAGe máquina de corte a laser de fibra.

Apesar dos diferentes tipos, o processo de trabalho da máquina de corte a laser continua a ser relativamente o mesmo.

Basta iniciar o processo de corte ou gravação de acordo com os seguintes passos simples:

II. Processo de corte a laser

Etapa 1 Processo de conceção

Este processo começa com um desenho digital criado no software do computador, que envolve o que a máquina irá cortar ou gravar.

Etapa 2 Transformar a conceção

Em seguida, transformar o desenho digital num formato que a máquina de corte a laser possa compreender. 

Este formato é um tipo de ficheiro normalmente designado por CNC (encurtando a distância da lâmina e melhorando a produtividade ao diminuir o tempo de fabrico) ou código G.

O código G é um grupo de instruções legíveis por máquina que ordena à máquina que desloque a cabeça de corte a laser para um determinado local.

As formas complexas requerem um software CAM (computer assistant manufacturing) para gerar automaticamente o código G a partir do ficheiro CAD (computer assistant design) fornecido.

Enviar este código G para o controlador da máquina de corte a laser através de uma ligação Wi-fi ou de um controlador USB.

Após a etapa de conceção, a etapa seguinte consiste em definir os parâmetros ideais para o processo.

Passo 3 Configurar a máquina

Colocar os materiais a cortar na máquina de corte a laser e ajustar a localização de acordo com os tipos e a espessura do material.

Esta definição inclui a potência do laser, a velocidade de deslocação do laser e a focagem do feixe laser.

O melhor parâmetro ótimo depende do modelo da máquina de corte a laser e dos tipos de materiais a cortar.

Etapa 4 Processo de corte e gravação

Depois de definir todos os conteúdos e começar a funcionar, pode iniciar o corte e a gravação.

Tudo começa com o recurso ao laser, que gera uma luz sólida e consistente.

O recurso laser provém de um ressonador laser, que envia um feixe sólido para a cabeça de corte através do sistema de espelhos.

No interior da cabeça de corte, o laser é focado pela lente e reduzido a um feixe fino e concentrado.

Este feixe pode ser guiado no material ao longo do caminho especificado pelo digital para cortar ou rasterizar a matéria-prima.

Já agora, se utilizar a luz do sol e uma lupa para acender uma fogueira, ficará mais familiarizado com o princípio de funcionamento.

Quando a luz se move ao longo do percurso, derrete, queima ou vaporiza o material, resultando num corte e gravação precisos.

A máquina de corte a laser também pode soprar os materiais extra através de um jato de gás. A cabeça de corte é normalmente fixada no pórtico, que é um sistema mecânico.

Este sistema é normalmente acionado por uma correia ou corrente e permite que a cabeça de corte se mova com precisão numa região retangular específica (o tamanho da mesa de trabalho).

O pórtico permite que a cabeça de corte se desloque para a frente e para trás sobre a peça de trabalho para cortar com precisão em qualquer ponto da mesa.

O laser deve centrar-se no material a cortar para obter o melhor estado de corte.

Todas as máquinas de corte a laser precisam de focar o programa antes de cortar para garantir um excelente efeito de corte a laser.

Para além da função do próprio laser, a máquina de corte a laser está também equipada com gás auxiliar.

Este gás é lançado da cabeça de corte durante o processo de corte e ajuda a arrefecer os materiais e a limpar os metais fundidos.

Como consequência, a máquina de corte a laser pode não só fornecer um corte preciso, mas também manter a superfície de corte limpa e lisa.

Etapa 5 Finalmente, o controlo

Depois de terminado o corte e a gravação do material, se necessário, limpar o produto acabado. Verifique a exatidão e remova quaisquer detritos.

III. Técnicas de corte a laser

Com base nos tipos de gás auxiliar, existem quatro técnicas de corte diferentes:

Corte por fusão

No corte por infusão, o gás auxiliar não ajuda a fundir o material, actuando apenas depois de o laser ter fundido o material.

O gás inerte (azoto) é geralmente considerado como um gás auxiliar de corte.

O gás de assistência pressurizado sopra o metal fundido para fora do corte, aumentando a velocidade de corte e reduzindo a potência do laser necessária para cortar o material.

O corte por fusão é utilizado para cortar metal. Esta técnica é também designada por corte por fusão e corte por sopro.

Corte por chama

O gás assistente (oxigénio) participa na queima e fusão do material no corte por chama.

O feixe de laser aquece o material e o oxigénio reage com os materiais aquecidos, dando origem a uma chama. Isto aumenta a potência de entrada no material e beneficia o feixe laser no corte do material.

Ao mesmo tempo, estou a utilizar o fluxo de oxigénio de alta pressão para soprar o metal derretido, realizando assim o corte.

O corte por chama é normalmente utilizado para materiais de aço-carbono espessos.

Devido à reação entre o oxigénio e os materiais aquecidos, esta técnica é também designada por corte reativo.

Corte por sublimação

O corte por sublimação aparece quando materiais finos (como folhas e tecidos) são cortados sem gás assistente.

Neste método, um feixe de laser vaporiza diretamente o material em vez de o fundir.

A alta energia pode evaporar o material no foco, formando assim um corte estreito.

Este tipo de corte é também designado por corte por vaporização.

Corte de impacto

O corte por impacto é utilizado para materiais que são difíceis de cortar com feixes de laser contínuos.

Envolve um feixe de laser de impulso rápido na superfície do material para formar orifícios sobrepostos.

O corte por impacto é normalmente aplicado no corte de materiais frágeis como a cerâmica e o vidro.

Os diferentes tipos de lasers devem basear-se na aplicação e nos materiais actuais.

Por exemplo, o CO² O laser de fibra é geralmente utilizado para cortar vários materiais, e o laser de fibra é geralmente aplicado para metal.

A máquina de corte a laser utiliza o efeito sinérgico do feixe de laser de alta energia e do gás assistente para cumprir a precisão e o corte de alta eficiência de materiais metálicos.

Aceitar a formação e o conhecimento ao operar a máquina de corte a laser é vital. Assim, a segurança e os melhores resultados podem ser alcançados.

Além disso, a máquina necessita de uma manutenção regular para manter o seu funcionamento eficiente.

IV. Para que serve o corte a laser

A máquina de corte a laser é amplamente aplicada em muitas indústrias devido à sua precisão, versatilidade e capacidade de cortar materiais variados. Segue-se uma utilização quotidiana das máquinas de corte a laser:

Fabrico e indústria

A máquina de corte a laser é amplamente utilizada no processo de fabrico para cortar e moldar vários materiais.

Cria desenhos complexos, padrões e componentes para automóveis, aeroespacial, eletrónica e maquinaria.

Entretanto, pode ser aplicada para cortar metal, plástico, borracha, madeira e materiais compostos.

Sinalética e publicidade

O corte a laser é predominante na sinalética e na publicidade para criar sinalética personalizada, letras, logótipos e elementos decorativos.

Pode cortar com precisão acrílico, madeira, espuma e metal para produzir desenhos complexos e visualmente apelativos.

Arquitetura e design de interiores

O corte a laser é também amplamente utilizado na arquitetura e no design de interiores para criar padrões complexos, painéis decorativos, ecrãs e divisórias.

Pode efetuar cortes precisos e intrincados em madeira, acrílico, vidro e metal, realizando assim elementos arquitectónicos únicos e personalizados.

Tecidos e têxteis

O corte a laser é utilizado nas indústrias têxtil e da moda para tecidos, couro e outros materiais utilizados na produção de vestuário.

Oferece cortes precisos e limpos, padrões complexos e a capacidade de criar rapidamente desenhos intrincados, tornando-a uma ferramenta inestimável na indústria da moda.

Prototipagem e fabrico rápido

O corte a laser é utilizado na prototipagem e no fabrico rápido para produzir rapidamente protótipos, executar pequenas produções e personalizar peças.

A sua velocidade, precisão e capacidade de lidar com vários materiais fazem dela uma tecnologia ideal para a prototipagem rápida e processos de conceção iterativos.

Aplicações para artesanato e passatempos

O corte a laser é popular entre os amadores, artistas e entusiastas do artesanato.

Pode cortar e gravar materiais com precisão, como madeira, papel, acrílico e couro, para criar desenhos complexos, jóias, ornamentos e presentes personalizados.

V. FAQs

Que materiais não podem ser utilizados com uma máquina de corte a laser?

PVC (cloreto de polivinilo): quando uma máquina de corte a laser corta o PVC, emite gases tóxicos e corrosivos, como o cloro, que prejudicam o operador e o aparelho.

Policarbonato: embora a chapa fina de policarbonato possa ser utilizada para corte e gravação em máquinas de corte a laser, a chapa grossa pode produzir efeitos piores. A resistência do material ao calor pode provocar a sua fusão e a emissão de fumos tóxicos.

ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno): O ABS pode ser utilizado para o corte a laser, mas os efeitos podem não ser satisfatórios e provocar um mau cheiro. Não é recomendado para o corte a laser.

Metais com superfícies reflectoras: Superfícies muito reflectoras (como alumínio ou cobre espelhados) podem dificultar o corte a laser, porque o laser pode refletir-se na máquina, danificando os componentes ópticos ou outras peças.

Fibra de vidro: O corte de fibra de vidro com um cortador a laser pode produzir fumos tóxicos e pode também causar danos na máquina devido à natureza abrasiva das fibras de vidro.

Espuma: algumas espumas, especialmente as que contêm cloro, podem libertar gases tóxicos quando cortadas a laser. Além disso, os materiais de espuma podem provocar incêndios ou derreter, produzindo efeitos de corte insatisfatórios.

HDPE (Polietileno de Alta Densidade): O PEAD terá um mau desempenho quando o laser corta porque é fácil de derreter e queimar, deixando arestas caóticas.

Lexan: Embora o Lexan seja um policarbonato, não é recomendado para o corte a laser devido aos fracos efeitos de corte e aos gases tóxicos libertados.

Borracha com cloro: tal como o PVC, o corte da borracha que contém cloro pode produzir fumos tóxicos, que causam perigo para o operador e para a máquina.

Materiais com suporte adesivo: o corte dos materiais com suporte adesivo pode levar à fusão do adesivo e à sua colagem nos componentes da máquina de corte a laser, provocando danos na máquina.

Qual é o principal perigo da máquina de corte a laser?

Lesões oculares: A exposição direta ou reflectida ao feixe focalizado de alta intensidade de um cortador laser pode causar lesões oculares graves. A proteção adequada dos olhos (óculos de proteção contra laser) e a manutenção de uma distância segura da máquina são essenciais para evitar lesões oculares.

Queimaduras e lesões cutâneas: se o raio laser entrar em contacto direto com a pele, pode queimar e ferir a pele. É essencial evitar a exposição aos feixes de laser durante o funcionamento da máquina e cumprir o programa de segurança.

Perigo de incêndio: a alta temperatura produzida no processo de corte a laser pode fazer com que materiais combustíveis, especialmente madeira e espuma, se incendeiem. Uma ventilação adequada, a utilização de materiais à prova de fogo e a monitorização da máquina durante o processo de funcionamento podem ajudar a reduzir este risco.

Fumos e gases tóxicos: quando se utiliza uma máquina de corte para cortar ou gravar alguns materiais (como PVC e fibra de vidro), esta pode libertar fumos e gases tóxicos. Uma ventilação suficiente e a utilização adequada de sistemas de filtragem de ar podem ajudar a controlar e a remover estes fumos, garantindo um ambiente de trabalho seguro.

Perigo elétrico: A máquina de corte a laser necessita de uma grande quantidade de eletricidade para funcionar, pelo que existem potenciais riscos eléctricos, como choques eléctricos ou danos na máquina de corte devido a picos de corrente. Uma ligação à terra adequada, evitando áreas de trabalho húmidas, e o cumprimento das orientações de segurança eléctrica podem diminuir estes riscos.

Perigo mecânico: a máquina de corte a laser contém componentes móveis. Se o dispositivo prender o dedo e outras partes do corpo, pode causar acidentes de segurança. Respeitar os protocolos de segurança e garantir protecções e encravamentos de segurança será benéfico para diminuir ao máximo o risco causado pela mecânica.

Para reduzir estes riscos, é necessário respeitar as directrizes de segurança do fabricante, aceitar uma formação adequada sobre o funcionamento da máquina e manter um ambiente de trabalho seguro e controlado.

Além disso, é essencial efetuar a manutenção da máquina de corte a laser e das suas peças para diminuir os riscos potenciais.

Como escolher uma máquina de corte a laser adequada às minhas necessidades?

Há muitos factores a ter em conta na escolha de uma máquina de corte a laser adequada.

Por exemplo, os materiais a cortar. A espessura e o tamanho do material, a restrição do orçamento, bem como a precisão de corte necessária.

Deve avaliar diferentes modelos de máquinas, potências e funções de software para determinar qual a máquina mais adequada às suas necessidades de processo.

VI. Conclusão

A máquina de corte a laser adopta lasers de alta potência para cortar com precisão e eficiência em muitos campos.

Várias técnicas de corte, como a chama e a fusão, estão a tornar-se cada vez mais indispensáveis para a produção e o fabrico modernos.

As máquinas de corte a laser da ADH oferecem uma precisão e uma eficiência sem paralelo na metalurgia, no fabrico de chapas metálicas e em várias aplicações de engenharia mecânica.

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