O que é a máquina de corte a laser CO₂: Um guia completo

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Data de publicação: 31 de janeiro de 2024

I. Introdução

A evolução da tecnologia de corte a laser CO₂

Na indústria transformadora moderna, a tecnologia de corte a laser está a tornar-se cada vez mais indispensável. Apresenta elevada precisão, velocidade rápida e grande flexibilidade, sendo amplamente utilizada em muitos domínios.

A máquina de corte a laser CO₂ destaca-se de muitas tecnologias de corte pelo seu extraordinário desempenho e ampla utilização, tornando-se uma ferramenta indispensável e central na moderna tecnologia de fabrico.

O desenvolvimento da tecnologia de corte a laser CO₂ remonta à década de 1960, que foi concebida principalmente para laboratórios. Com o avanço da tecnologia, este método de corte é gradualmente aceite pela indústria.

No século XXI, com o rápido desenvolvimento da eletrónica e dos computadores, a precisão e a velocidade das máquinas de corte a laser de CO₂ foram significativamente melhoradas.

Podem cortar vários materiais com maior precisão, incluindo metais, não metais e materiais compostos, satisfazendo as necessidades de multi-produção.

Entender a chave para a máquina de corte a laser CO₂ está no reconhecimento profundo de seu princípio de funcionamento, características de estrutura e esferas de aplicação.

II. Fundamentos do corte a laser CO₂

Definição e conceito básico

O corte a laser de CO₂ é uma tecnologia de processamento avançada, que gera um feixe de laser através de uma mistura de gás CO₂ em condições específicas e foca e controla o seu movimento para conseguir um corte preciso dos materiais.

Esta tecnologia é famosa pela sua alta eficiência, alta precisão e adaptabilidade, que é amplamente utilizada na indústria moderna.

Componentes básicos de um cortador a laser CO₂

Gerador de laser: o componente central da máquina. Utiliza a inspiração eléctrica para fazer com que as moléculas de gás CO₂ se inspirem para emitir lasers constantes ou pulsados.

Sistema óticoInclui componentes como reflectores e lentes, que são utilizados para transmitir, orientar e focar os feixes de laser na superfície a cortar.

Máquina-ferramentaO laser é uma máquina de corte de laser que suporta os materiais a cortar e está equipada com um sistema de acionamento preciso (como um servo motor) para garantir que a cabeça do laser se move de acordo com o percurso previsto.

Sistema de controlo: É utilizado para aceitar e conceber documentos, converter informações gráficas em instruções de corte e, ao mesmo tempo, monitorizar e ajustar o estado de funcionamento do equipamento.

Sistema de arrefecimento: mantém a temperatura de funcionamento do gerador laser e de outras peças de alta temperatura, mantendo o equipamento a funcionar de forma estável.

Dispositivo de exaustão de fumos e de remoção de poeiras: é utilizado para tratar os fumos e os resíduos durante a operação de corte, para proteger o ambiente de trabalho.

Como funciona um laser de CO₂?

O processo passo a passo

O interior do gerador de laser é preenchido com muitos gases mistos como CO₂, hélio e nitrogénio. As moléculas de gás absorvem energia e saltam para estados excitados sob a ação do campo elétrico de alta tensão.

As moléculas de gás de alta energia libertam o fotão quando este regressa ao seu estado básico, formando um forte feixe de laser.

O sistema ótico foca estes feixes de laser em pontos extremamente finos, fazendo com que o feixe de luz no ponto de focagem tenha uma densidade de energia extremamente elevada.

Quando um feixe de laser focado toca na superfície do material, a alta temperatura gerada instantaneamente pode derreter rapidamente ou mesmo vaporizar os materiais, conseguindo um corte preciso.

Materiais compatíveis com o corte CO₂

Metal: como o aço, o alumínio e o cobre (é necessária uma configuração especial).

Não metálico: como a madeira, o plástico, o vidro, o papel e o tecido.

Materiais compósitos: como a fibra de carbono e a fibra de vidro.

Compreender a precisão dos lasers de CO₂

A precisão do corte a laser de CO₂ é determinada pela qualidade do feixe laser, pelo desempenho do sistema de focagem e pela precisão da posição da máquina-ferramenta.

A sua elevada precisão baseia-se no feixe de laser que consegue focar pontos de luz muito pequenos, e a área afetada pelo calor durante o processo de corte é menor, conseguindo assim uma precisão de corte ao nível do mícron e efeitos de corte de arestas de elevada qualidade.

Tipos de lasers de CO₂: Lasers de Onda Contínua e Lasers Pulsados

As máquinas de corte a laser CO₂ podem ser divididas em dois tipos de acordo com as diferentes formas de emissão de laser:

Onda contínua: emite continuamente laser com potência estável, adequado para ocasiões que requerem corte contínuo de material de espessura maciça ou produção contínua a alta velocidade.

Laser pulsado: emite laser sob a forma de um impulso de energia curto e de alta intensidade, especialmente adequado para o corte de materiais finos e de fabrico fino, e pode diminuir a entrada de energia, mantendo a qualidade do corte, reduzindo a região de influência do calor.

III. Vantagens do corte a laser CO₂

Precisão e exatidão

Uma das vantagens da tecnologia de corte a laser CO₂ reside na precisão e exatidão extremamente elevadas.

O feixe de laser pode incidir no foco de luz muito pequeno, tornando a largura de corte muito estreita e a região de influência do calor pequena, alcançando uma precisão de corte ao nível dos microns.

Esta caraterística de alta precisão não só garante a suavidade e verticalidade do rebordo de corte, como também tem um bom desempenho no fabrico de formas complexas e de componentes finos, o que pode satisfazer as necessidades rigorosas dos sectores aeroespacial, automóvel e outros sectores de fabrico de precisão.

Versatilidade em materiais e aplicações

A máquina de corte a laser CO₂ pode ser aplicada a vários materiais, incluindo metais (como aço inoxidável, aço carbono, alumínio, etc.) e materiais não metálicos (como madeira, plástico, vidro, couro, tecido).

Esta flexibilidade faz com que a tecnologia de corte a laser CO₂ seja amplamente utilizada em várias indústrias, desde o fabrico mecânico e a indústria de decoração publicitária até à produção de artesanato e outros campos.

Além disso, o corte a laser CO₂ pode ser manuseado facilmente, seja para produção em massa ou produção em pequena escala, oferecendo soluções abundantes para a produção moderna.

Eficiência e rapidez

Em comparação com o método de corte tradicional, o corte a laser CO₂ apresenta uma vantagem significativa em termos de velocidade. Os lasers de alta potência podem derreter ou vaporizar instantaneamente os materiais, melhorando consideravelmente a eficiência do corte.

Ao mesmo tempo, uma máquina de corte a laser CO₂ pode operar continuamente projetos de trabalho de alta velocidade, e terminar as tarefas de produção em massa de longa data, sem supervisão.

Além disso, a sua capacidade de mudar rapidamente diferentes padrões de corte também diminui o tempo para mudar as lâminas e ajustar as ferramentas, melhorando ainda mais a eficiência geral do trabalho.

O corte a laser CO₂ apresenta grandes vantagens na melhoria da eficiência, redução da força de trabalho e economia de custos.

máquina de corte a laser co2

IV. Limitações e considerações

Limitações materiais

O laser CO₂ gera principalmente luz infravermelha, adequada para a maioria dos materiais metálicos e não metálicos, como aço inoxidável, aço carbono, alumínio, madeira, couro, plástico, etc.

No caso de alguns metais altamente reflectores (como o cobre e o alumínio) ou de alguns materiais extremamente finos ou espessos, estes enfrentarão problemas como uma baixa eficiência de absorção de energia e uma grande região de influência de calor, afectando o efeito de corte e a vida útil do equipamento.

Além disso, os materiais transparentes ou translúcidos não são adequados para o corte a laser de CO₂ porque o laser é difícil de penetrar.

Segurança e manuseamento

A segurança e a operação correcta do corte a laser CO₂ são a chave para manter a produção a funcionar sem problemas. A potência do laser é forte e foca com precisão. Se não for devidamente protegido, irá prejudicar o corpo humano, especialmente os olhos.

Por conseguinte, o operador deve usar óculos de proteção especializados e garantir que a área de trabalho não tem uma barreira física e um sistema de purificação de fumos, para diminuir os potenciais perigos e a poluição ambiental.

Ao mesmo tempo, o cumprimento rigoroso dos procedimentos de operação, a manutenção e verificação regulares do equipamento e o reforço da formação em segurança do operador são medidas importantes para garantir a segurança das operações de corte a laser.

Análise de custos: Investimento vs. Produção

A introdução da tecnologia de corte a laser CO₂ implica um investimento inicial relativamente grande, incluindo a compra de equipamento, a instalação do sistema de apoio, as taxas de consumíveis e os custos diários de operação e manutenção.

No entanto, esta tecnologia pode proporcionar uma melhoria significativa da eficiência da produção, uma otimização da precisão da produção e uma diminuição da taxa de resíduos, podendo estas vantagens ser transformadas em lucros económicos a longo prazo.

A empresa avalia se deve adotar o corte a laser CO₂ ou não, deve combinar fatores como capacidade de autoprodução, características do produto e posição no mercado para prosseguir com a análise detalhada de custo-benefício, certificar-se do ciclo de investimento, garantir a relação proporcional ideal entre investimento e produção, máximo para utilizar esta tecnologia avançada para criar valor.

V. CO₂ Corte a laser em vários sectores

máquina de corte a laser co2

Aplicação no sector aeroespacial

Na esfera aeroespacial que exige alta tecnologia e alta precisão, a tecnologia de corte a laser CO₂ desempenha um papel fundamental.

A sua capacidade superior para prosseguir e alcançar com precisão o design de formas complexas torna-a a escolha ideal para o fabrico de componentes de aviões e peças estruturais de naves espaciais.

Por exemplo, use o corte a laser CO₂ para fabricar com precisão liga de titânio, liga de alumínio e outros materiais específicos da aviação, gerar peças de fuselagem leves e de alta resistência, peles de asa, peças de motor, etc.

Ao mesmo tempo, o grau de processo de corte a laser A automação é elevada, o que pode efetivamente melhorar a eficiência da produção e diminuir o erro artificial, garantindo a elevada qualidade e consistência dos produtos aeroespaciais.

Papel no fabrico de automóveis

O corte a laser CO₂ também desempenha um papel significativo no fabrico de automóveis, especialmente no fabrico de carroçarias e no processamento de peças.

Devido à velocidade de corte rápida, à elevada precisão e à pequena região de influência térmica, pode cortar eficazmente chapas de aço para automóveis, chapas de aço inoxidável e outras chapas metálicas, e pode ser utilizado para gerar vários componentes estruturais tridimensionais complexos, como portas de automóveis, tejadilhos, para-choques, etc.

Além disso, a tecnologia avançada de corte a laser é benéfica para reduzir o desperdício de material e otimizar os procedimentos do processo, assegurando assim a qualidade do produto e diminuindo o custo de produção, o que está em conformidade com a procura da indústria automóvel de uma produção racional e com as necessidades de desenvolvimento sustentável.

Utilização em Arte e Design

No domínio criativo da arte e do design, o CO₂ também tem um bom desempenho. O designer pode utilizar esta tecnologia avançada para transformar gráficos bidimensionais em requintados trabalhos tridimensionais.

Quer se trate de esculturas em metal, artesanato em madeira, produtos em couro ou arte em vidro, tudo pode ser conseguido através de um corte a laser preciso e fino.

Dá aos designers uma liberdade sem precedentes, permitindo-lhes obter padrões finos e intrincados e formas geométricas em vários materiais, promovendo a criação artística em novas dimensões.

Além disso, com as tendências de miniaturização e personalização do equipamento de corte a laser, cada vez mais artistas e designers começaram a introduzir a tecnologia nas suas oficinas e a considerá-la uma ferramenta essencial para melhorar a qualidade e a inovação do trabalho.

VI. Comparação do CO₂ com outras tecnologias laser

Tecnologia de corte a laser CO₂

O componente principal da tecnologia de corte a laser de CO₂ é o laser de gás CO₂, o comprimento de onda de trabalho é de 10,6 mícrons.

Devido ao seu comprimento de onda relativamente longo, este tipo de laser tem uma boa taxa de absorção para materiais não metálicos.

Pode ter um bom desempenho no manuseamento de madeira, plástico, acrílico, têxteis e muitos outros materiais orgânicos.

O corte a laser CO₂ pode oferecer uma borda de corte de alta qualidade, a incisão é pequena e suave, especialmente adequada para ocasiões aplicáveis que requerem fabricação fina e soldagem direta.

No entanto, tem uma eficiência de conversão eléctrica inferior e um custo de manutenção mais elevado em comparação com o laser sólido.

Tem um bom desempenho, mas não é tão eficiente como o laser de fibra no corte de chapas metálicas mais grossas, especialmente aço e aço inoxidável de espessura fina a média.

Tecnologia de corte a laser de fibra

máquina de corte a laser de fibra

Corte a laser de fibra A tecnologia adopta o laser de fibra de estado sólido, o comprimento de onda é de 1,06 microns, que é mais fácil de absorver pelos materiais metálicos, apresentando uma eficiência e velocidade extremamente elevadas no corte de chapas metálicas.

O laser de fibra apresenta estruturas compactas e uma alta taxa de transformação de energia, que pode chegar a 30%, muito superior a 10% do laser de CO₂, fazendo com que pese muito no custo de operação e consumo.

No entanto, quando confrontado com tarefas de corte não metálico ou corte de metal grosso, a capacidade de penetração do laser de fibra não é melhor do que o laser de CO₂.

Tecnologia de corte a laser YAG

A máquina de corte a laser YAG (granada de ítrio e alumínio dopado com neodímio) é também um tipo de laser sólido, que tem uma potência de pico relativamente elevada, adequado para micro-usinagem e corte de materiais duros.

No entanto, o laser YAG não é tão eficiente como o laser de fibra devido à sua potência média relativamente pequena em operações de corte contínuo. Especialmente para aplicações industriais de grande volume, a sua quota de mercado é gradualmente substituída por máquinas de corte a laser de fibra.

Em suma, ao escolher a tecnologia de corte a laser, devem ser considerados muitos factores, tais como cenários de aplicação prática, tipos de materiais a cortar, espessura, precisão e custo de operação.

A máquina de corte a laser CO₂ pesa muito na fabricação de materiais não metálicos, e o corte a laser de fibra é mais adequado para requisitos de chapas finas de metal em escala de massa, alta velocidade e alta precisão.

Com o desenvolvimento e o avanço da tecnologia, várias tecnologias laser foram optimizadas e melhoradas, oferecendo uma maior variedade de soluções aos clientes.

VII. Conclusão

Em nossa passagem, nos aprofundamos em falar sobre o princípio básico, a aplicação e a importância da máquina de corte a laser CO₂ na fabricação moderna.

Podemos ver que a máquina de corte a laser CO₂ não só apresenta alta eficiência, alta precisão e forte adaptabilidade, mas também é a primeira escolha em muitas indústrias ao lidar com vários materiais devido ao seu excelente desempenho.

A escolha da máquina de corte a laser CO₂ adequada deve levar em consideração muitos fatores. Bem-vindo ao consultar a máquina-ferramenta ADHque pode oferecer-lhe apoio profissional.

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