As máquinas de corte a laser podem cortar alumínio?

I. Introdução

A tecnologia de corte a laser foi concebida para utilizar feixes de laser de alta energia para cortar quaisquer materiais. Esta tecnologia conduz o feixe laser através de sistemas ópticos e de controlo numérico computorizado (CNC).

Utiliza um sistema de controlo de movimento para seguir os padrões nos materiais a cortar com base em CNC ou código G. O corte a laser permite obter um corte de alta precisão e é adequado para vários materiais, como o alumínio.

O alumínio e os materiais de liga de alumínio são amplamente utilizados em várias esferas, como a aeroespacial, o fabrico de automóveis e as comunicações electrónicas, devido às suas propriedades proeminentes, como a leveza, a boa condutividade e a resistência à corrosão.

O corte de alumínio a laser pode produzir componentes de alumínio complexos com precisão e eficiência.

No entanto, o alumínio tem uma forte refletividade em relação aos feixes de laser e também tem uma elevada condutividade térmica, o que traz alguns problemas, em certa medida, ao corte de alumínio.

Por conseguinte, conhecer a capacidade de processamento e as restrições do corte a laser do alumínio é de extrema importância para o fabrico e a produção de alumínio.

Isto pode envolver não só a compreensão das técnicas, mas também o conhecimento das propriedades da liga de alumínio, bem como a forma de ultrapassar os desafios durante o corte.

II. Compreender o alumínio como um material

Propriedades físicas do alumínio

O alumínio é um material que possui muitos tipos de propriedades físicas. É um metal sólido, não magnético, mate e branco-prateado com uma ligeira tonalidade azul.

A superfície do alumínio é altamente reflectora e apresenta uma estrutura cúbica de face centrada, que é estável antes da fusão.

A densidade do alumínio é baixa, não tóxica, tem uma elevada condutividade térmica e uma excelente resistência à corrosão, que pode ser facilmente fabricada, produzida e moldada.

Além disso, o alumínio tem uma boa ductilidade e plasticidade, que pode ser rasgado em linhas ou enrolado em folha fina.

Aplicações comuns do alumínio em várias indústrias

O alumínio é amplamente aplicado em várias esferas. Por exemplo, o alumínio pode ser utilizado na área da construção para produzir caixilhos de janelas, paredes de cortina, telhados, revestimentos, elementos estruturais e componentes interiores.

Na indústria alimentar e farmacêutica, grandes quantidades de alumínio são utilizadas para embalar alimentos, medicamentos e bebidas, uma vez que não afectam o cheiro dos alimentos e mantêm e repelem a humidade.

Porque é que o alumínio é uma escolha popular para projectos de corte a laser

A razão pela qual o alumínio é escolhido para programas de corte a laser é que a sua estrutura molecular macia e plástica faz com que o laser não penetre totalmente.

A elevada condutividade térmica significa que pode absorver rapidamente a energia do laser, o que é benéfico para criar cortes limpos sem rebarbas ou com um mínimo de rebarbas.

Apesar disso, o corte a laser de alumínio não é fácil, requer técnicas e equipamentos especiais para lidar com a elevada condutividade térmica e refletividade ótica do material.

Através da utilização de diferentes níveis de alumínio (como 6061, 5052, 5083 e 7075), a tecnologia de corte a laser pode processá-lo eficazmente para satisfazer necessidades específicas.

III. As máquinas de corte a laser podem cortar alumínio?

Factores que influenciam a capacidade de cortar alumínio com tecnologia laser

Potência do laser

A potência do laser é o fator chave para determinar a espessura e a velocidade de corte. Quanto maior for a potência, maior será a espessura de corte e maior será a velocidade de corte.

No entanto, uma potência demasiado elevada pode levar ao aumento da zona afetada pelo calor, afectando a qualidade do corte.

Tipo de laser

Os lasers de fibra e os lasers Nd: YAG são mais adequados para cortar alumínio do que os lasers de Co2 porque o seu comprimento de onda é mais fácil de absorver.

A qualidade do laser de fibra é alta e a eficiência do processo é alta, o que é uma escolha ideal para cortar alumínio.

Tipo e espessura do alumínio

O alumínio puro é extremamente difícil de cortar devido à sua elevada refletividade, e a liga de alumínio tem uma melhor capacidade de corte.

Os diferentes componentes químicos e espessuras das ligas de alumínio também podem afetar as propriedades do corte a laser. Uma folha de alumínio espessa pode necessitar de maior potência laser e pressão de gás.

O estado da superfície do alumínio

A rugosidade, as camadas de óxido e os revestimentos na superfície do alumínio podem afetar a absorção e o efeito de corte do feixe laser. Se a superfície não for bem tratada, a qualidade do lado do corte diminuirá.

Parâmetros do processo de corte

A otimização dos parâmetros do processo, como a velocidade de corte, a pressão do gás, a localização do ponto de foco e a altura do bocal, é fundamental para a qualidade do corte do alumínio.

A utilização de parâmetros adequados permite obter uma maior eficiência de corte e uma melhor qualidade do lado do corte.

Assistente de gás

O azoto de alta pureza é o gás assistente comum para o corte de alumínio, que pode proteger os cortes e eliminar a fusão.

A baixa pressão do gás diminui a qualidade dos cortes e a pressão mais elevada produz correntes de Foucault na superfície do material.

Propriedades do equipamento de corte a laser

As propriedades do equipamento, como a estabilidade do laser, a qualidade do feixe laser e o sistema de arrefecimento, têm uma influência importante no efeito de corte.

O equipamento de corte a laser com propriedades elevadas pode oferecer uma capacidade de corte mais excelente.

Experiência do operador

A familiaridade do operador com o equipamento, a capacidade de ajustar os parâmetros do processo e a compreensão das características de corte do alumínio afectarão o efeito final do corte.

Limitações de espessura para o corte a laser de alumínio

O máquina de corte a laserA potência da máquina é a chave para determinar a espessura de corte. Quanto maior for a potência, mais espessa é a chapa de alumínio que pode ser cortada.

A máquina de corte a laser de fibra de 500W pode cortar folhas de alumínio até 2 mm de espessura.

A máquina de corte a laser de fibra 1000W pode cortar a folha de alumínio até 3 mm de espessura.

A máquina de corte a laser de fibra de 2000W pode cortar a folha de alumínio até 5 mm de espessura.

A máquina de corte a laser de fibra 3000W pode cortar a folha de alumínio até 8 mm de espessura.

A máquina de corte a laser de fibra 6000W pode cortar a folha de alumínio até 16 mm de espessura.

A máquina de corte a laser CO2 com potência de 5,7 KW pode cortar alumínio puro industrial com uma espessura máxima de 12,7 mm, e a velocidade de corte pode ser de até 80 cm/min.

De um modo geral, a espessura máxima da máquina de corte a laser que corta a chapa de alumínio situa-se entre 10 e 20 mm.

Recomenda-se que a chapa de alumínio com mais de 20 mm de espessura utilize outros métodos de corte.

O tipo de chapa de alumínio também afecta as propriedades de corte. O alumínio puro é mais difícil de cortar do que a liga de alumínio.

A rugosidade da superfície de corte da liga de alumínio com alto teor de elementos de liga é pequena.

Tipos de lasers adequados para cortar alumínio

Laser de fibra

O laser de fibra é um dos lasers mais adequados para cortar chapas de alumínio. O seu comprimento de onda é de 1,064 microns, e é mais fácil de ser absorvido pelo material de alumínio do que os lasers de CO2.

A densidade da potência do laser de fibra é elevada e o tamanho do ponto é pequeno, a qualidade do feixe laser é boa, o que pode cortar rapidamente a intrincada estrutura de alumínio. A vida útil dos lasers de fibra é longa e os custos de manutenção são baixos.

Laser de cristal

Os lasers de cristal, como o Nd: YAG e o Nd: YVO4, também são adequados para cortar chapas de alumínio. São semelhantes aos lasers de fibra, e o seu comprimento de onda é de 1,064 microns.

A potência dos lasers de cristal é elevada, o que permite cortar metais e materiais não metálicos. No entanto, os díodos de bombeamento do laser de cristal são caros e têm uma vida útil mais curta do que os lasers de fibra.

Laser de CO2

Um laser de CO2 é também uma escolha adequada para cortar chapas de alumínio mais espessas. O seu comprimento de onda é de 10,6 microns, a potência de saída é superior, o que é adequado para cortar grandes áreas de materiais espessos. Por exemplo, os lasers de CO2 de 6000W podem cortar chapas de alumínio com 16 mm de espessura. No entanto, a refletividade do laser de CO2 é elevada ao cortar as placas de alumínio. O dispositivo de "absorção de reflexão" precisa de ser instalado no sistema para evitar estragar os componentes ópticos.

Excimer laser

O laser de excímero emite luz UV e o comprimento de onda é curto, o que pode ser utilizado para cortar materiais com elevada taxa de reflexão, como o alumínio, o cobre, etc.

A sua zona afetada pelo calor é pequena e a precisão de fabrico é elevada. No entanto, a produção do excimer laser é dispendiosa, o gás tem de ser substituído frequentemente e o custo de funcionamento é relativamente elevado.

IV. Vantagens do corte de alumínio por laser

Precisão e exatidão no corte

O corte a laser pode atingir uma precisão extremamente elevada, o que constitui uma das suas maiores vantagens. A precisão de posicionamento da máquina de corte a laser moderna pode ser de até 0,02 mm, e a largura da fenda é inferior a 0,2 mm. Esta elevada precisão torna o corte a laser capaz de produzir formas complexas e tamanhos precisos de peças de alumínio, que podem satisfazer os elevados requisitos das indústrias aeroespacial, eletrónica e outras.

Além disso, o corte a laser pode ser efectuado repetidamente, o que permite cortar a peça de trabalho da mesma forma, melhorando ainda mais a sua precisão e exatidão.

Cantos limpos e desperdício mínimo de material

Quando o laser corta o alumínio, o material derretido é soprado pelo fluxo de ar de alta velocidade, e os cortes são planos e suaves, raramente gerando rebarbas, e não há necessidade de um segundo processamento, como moagem e outros processos. A fenda é estreita, a zona afetada pelo calor é pequena e a taxa de utilização do material é elevada. Em comparação com o corte mecânico tradicional, o corte a laser pode reduzir significativamente o desperdício de material, economizando custos.

Versatilidade na criação de desenhos complexos

O corte a laser permite um fabrico sem contacto, e a cabeça do laser pode mover-se de forma flexível e cortar quaisquer padrões complexos.

Através do controlo de programação, as máquinas de corte a laser podem cortar várias formas de peças de trabalho de forma rápida e constante, tais como peças decorativas de alumínio em automóveis e produtos electrónicos, etc., oferecendo uma ampla liberdade de design. A flexibilidade do corte a laser também faz com que se torne a escolha ideal para a realização de projectos personalizados.

V. Limitações do corte de alumínio por laser

Zonas afectadas pelo calor e distorção potencial

A zona afetada pelo calor é gerada em torno dos cortes quando o laser corta. O material sofrerá alterações na sua estrutura organizacional e propriedades nesta área.

O alumínio tem boa condutividade térmica, e a zona afetada pelo calor é relativamente grande, especialmente quando se cortam chapas grossas.

Uma entrada de calor demasiado grande pode levar à deformação do alumínio, afectando a precisão do componente. Por conseguinte, é necessário controlar razoavelmente a potência do laser e a velocidade de corte, diminuindo a influência da zona afetada pelo calor.

Problemas de qualidade da superfície

Embora o alumínio cortado a laser possa obter cortes relativamente suaves, existem ainda alguns problemas de superfície em determinadas circunstâncias.

A superfície de corte pode apresentar defeitos como estrias, rugosidade e aderência de escória, especialmente ao cortar placas de alumínio espessas ou ligas de alumínio altamente reflectoras.

Estes defeitos afectam o aspeto dos componentes e as propriedades de utilização. Os parâmetros do processo de corte têm de ser optimizados. E os cortes precisam de ser tratados como polimento, rebarbação e assim por diante.

Restrições de espessura para um corte eficiente

O corte a laser pode ter limitações na espessura do alumínio até certo ponto. De um modo geral, uma máquina de corte a laser de alta potência pode cortar uma folha de alumínio com mais de 10 mm de espessura, mas a eficiência e a qualidade do corte diminuirão.

Uma chapa de alumínio com mais de 20 mm de espessura é difícil de obter uma qualidade de corte satisfatória através do laser e necessita provavelmente de outros métodos de corte. Além disso, o tipo de alumínio também afecta a espessura de corte.

O alumínio puro tem uma elevada refletividade, o que é difícil de cortar, e o alumínio com elevado teor de silício limita a espessura que pode ser cortada devido ao seu baixo ponto de fusão.

VI. Aplicações do alumínio cortado a laser

Exemplos de indústrias que utilizam peças de alumínio cortadas a laser

A aplicação do alumínio cortado a laser está generalizada em várias indústrias, incluindo a aeroespacial, a indústria automóvel, o equipamento eletrónico, a sinalização e a construção.

Esta tecnologia oferece um método preciso e altamente eficaz para cortar o alumínio, garantindo a qualidade e a consistência do corte.

Possibilidades de design criativo com produtos de alumínio cortados a laser

A possibilidade de design criativo do alumínio cortado a laser é grande. A tecnologia de corte a laser faz com que a esfera do fabrico de metal apresente um design complexo e artístico.

Além disso, a escolha das opções de tratamento de superfície do corte a laser para decorar a chapa metálica é múltipla, permitindo que os designers e arquitectos alcancem os seus designs criativos, e também que estes designs tenham persistência.

Isto demonstra que os cortes a laser não se limitam apenas à produção de componentes funcionais, mas também criam obras de arte com valor estético.

Vantagens ambientais do corte a laser de alumínio

As vantagens do alumínio cortado a laser residem no facto de não envolver o processo de combustão ou químico, diminuindo aparentemente a emissão de poluentes nocivos.

Em comparação com as máquinas de corte tradicionais, as modernas utilizações da máquina de corte a laser menos eletricidade, reduzindo o consumo de energia.

Além disso, o corte a laser não gera custos ambientais adicionais e problemas relacionados com o processo de gravação química.

Estas características fazem com que o corte a laser se torne um método ambiental de processamento de metais.

VII. Conclusão

Em poucas palavras, a nossa passagem fala sobre o significado do processamento de chapas de alumínio, os factores que afectam as propriedades de corte a laser das chapas de alumínio, as características e esferas de aplicação de diferentes tipos de lasers de corte de alumínio, etc.

A ADH Machine Tool é um fabricante profissional de máquinas de corte a laser de processamento, que pode ajudá-lo a melhorar a eficiência da produção, otimizar o design e melhorar a qualidade do produto de alumínio. Pode navegar no nosso sítio Web oficial para mais informações ou consultar os nossos vendedores.