Conhecimentos básicos de tecnologia de corte a laser

Princípio de funcionamento do corte a laser

O corte a laser é realizado por um gerador de laser que emite um feixe de laser de alta energia. Esse feixe é então focalizado por uma lente, formando um ponto de luz extremamente pequeno e de alta energia. Ao focalizar esse ponto de luz em locais apropriados, os materiais absorvem a energia do laser e, em seguida, evaporam, derretem, sofrem ablação ou atingem o ponto de ignição. Posteriormente, um jato de ar auxiliar de alta pressão (CO2, oxigênio ou nitrogênio) remove os resíduos. A cabeça do laser é acionada por um servomotor controlado por programa e se move ao longo de uma trajetória predeterminada sobre os materiais para recortar peças de diferentes formatos.

Categorias de geradores a laser (fontes de laser)

A luz pode ser categorizada como luz vermelha, luz laranja, luz amarela, luz verde e assim por diante. Ela pode ser absorvida ou refletida por objetos. A luz laser também é luz. E a luz laser com diferentes comprimentos de onda possui características diferentes. O meio ativo do gerador de laser, que é o meio que transforma eletricidade em laser, determina o comprimento de onda, a potência de saída e a aplicação do laser. E o meio ativo pode estar no estado gasoso, líquido ou sólido.

1. O laser de CO2 é o laser de estado gasoso mais típico;

2. Os lasers de estado sólido mais comuns incluem o laser de fibra, o laser YAG, o laser de diodo e o laser de rubi;

3. O laser de estado líquido utiliza alguns líquidos, como solventes orgânicos, como meio de trabalho para gerar luz laser.

Diferentes materiais absorvem a luz laser de diferentes comprimentos de onda. Portanto, o gerador de laser deve ser cuidadosamente selecionado. Para a indústria automobilística, o laser mais comumente usado é o laser de fibra.

Modos de funcionamento da fonte laser

Uma fonte de laser geralmente possui 3 modos de funcionamento: modo contínuo, modo de modulação e modo de pulso.

No modo contínuo, a potência de saída do laser é constante. Isso faz com que o calor que penetra nos materiais seja relativamente uniforme, sendo, portanto, adequado para cortes rápidos. Isso não só melhora a eficiência do trabalho, como também minimiza o efeito da zona afetada pelo calor.

No modo de modulação, a potência de saída do laser é proporcional à velocidade de corte. Isso permite manter o calor que penetra nos materiais em um nível relativamente baixo, limitando a potência em cada ponto para evitar bordas de corte irregulares. Como seu controle é um pouco complexo, a eficiência operacional não é alta e seu uso se restringe a períodos curtos.

O modo de pulso pode ser dividido em modo de pulso normal, modo de superpulso e modo de pulso superintenso. A principal diferença entre eles reside na intensidade. O usuário pode escolher o modo mais adequado considerando as características dos materiais e a precisão da estrutura.

Em resumo, o laser geralmente opera em modo contínuo. No entanto, para obter a melhor qualidade de corte em determinados materiais, é necessário ajustar a velocidade de avanço, como a velocidade de aceleração, a velocidade de corte e o atraso na rotação. Portanto, no modo contínuo, não basta apenas diminuir a potência. A potência do laser deve ser ajustada alterando o pulso.

Configuração de parâmetros para corte a laser

De acordo com os diferentes requisitos do produto, é necessário ajustar os parâmetros sob diferentes condições de trabalho para obter os melhores resultados. A precisão nominal de posicionamento do corte a laser pode chegar a 0,08 mm e a precisão de posicionamento repetitivo pode chegar a 0,03 mm. No entanto, na prática, a tolerância mínima é de aproximadamente ±0,05 mm para aberturas e ±0,2 mm para furos.

Materiais diferentes e espessuras diferentes exigem energias de fusão diferentes. Portanto, a potência de saída necessária do laser também varia. Na produção, os proprietários de fábricas precisam encontrar um equilíbrio entre velocidade de produção e qualidade, selecionando a potência de saída e a velocidade de corte adequadas. Dessa forma, a área de corte recebe a energia apropriada e os materiais são fundidos com alta eficiência.

A eficiência com que um laser converte eletricidade em energia laser é de cerca de 30% a 35%. Isso significa que, com uma potência de entrada de aproximadamente 4285 W a 5000 W, a potência de saída é de apenas cerca de 1500 W. O consumo real de energia de entrada é muito maior do que a potência de saída nominal. Além disso, de acordo com a lei da conservação de energia, a energia excedente se transforma em calor, sendo necessário, portanto, adicionar um resfriador de água industrial .

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