A qualidade e a eficiência do processamento no corte de chapas metálicas afetam diretamente o desempenho e a competitividade de mercado dos produtos finais. Nos setores aeroespacial , de dispositivos médicos, automotivo , de eletrônicos de consumo e outros,
O corte tradicional de chapas metálicas depende de cisalhamento mecânico, estampagem e outros métodos, o que não só apresenta o problema da baixa precisão de usinagem, como também é difícil de adaptar ao formato complexo das peças estruturais. O corte a laser de chapas metálicas tornou-se uma das principais tecnologias mais populares no setor de processamento e fabricação de chapas metálicas devido às suas características precisas e eficientes.
Neste artigo, analisaremos o processo de corte a laser de chapas metálicas em detalhes, começando com sua definição básica, apresentando os tipos de lasers usados para corte de chapas metálicas e, finalmente, analisando suas vantagens e características e listando cenários de aplicação comuns para ajudar você a entender mais sobre essa tecnologia.
O que é corte a laser de chapa metálica?
O processo de corte a laser de chapas metálicas é um tipo de tecnologia de processamento moderna que utiliza feixes de laser de alta potência e alta densidade para corte preciso de materiais. Através do feixe de laser focalizado, o material é fundido ou gaseificado instantaneamente para concluir o corte. É adequado para cortes de alta precisão de uma variedade de materiais metálicos, como chapas de aço cortadas a laser, chapas de alumínio cortadas sob medida, etc.
A precisão de corte pode chegar a ± 0.05 mm, a rugosidade da superfície chega a dezenas de mícrons, a zona afetada pelo calor é pequena e a peça de trabalho não é fácil de deformar.
O princípio básico do corte a laser de chapas metálicas é dividido principalmente nas seguintes etapas:
Concentração de energia
O laser produz um feixe muito fino de luz laser, que é focado em um ponto muito pequeno e de altíssima energia através de uma lente ou de uma série de lentes.
Ação térmica
Quando esse foco de laser de alta energia irradia a superfície da chapa metálica, a energia luminosa é instantaneamente absorvida pelo metal e convertida em calor, fazendo com que o material na área irradiada seja aquecido até o ponto de derreter ou até mesmo vaporizar em um período muito curto de tempo.
Remoção de Material
Ao mesmo tempo, o gás auxiliar de alta pressão (como oxigênio, nitrogênio ou ar) coaxial com o feixe de laser é soprado para a área de corte, soprando o material metálico fundido ou vaporizado violentamente para longe da fenda de corte e realizando a separação do material.
Movimento Relativo
A cabeça de corte a laser é controlada com precisão pelo sistema CNC e se move sobre a superfície da chapa metálica de acordo com o caminho gerado pelo arquivo CAD . O feixe de laser atua continuamente e, eventualmente, corta a peça de toda a chapa.
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Tipos de lasers usados para corte de chapas metálicas
Serviços de corte a laser de fibra
O laser de fibra é um laser de estado sólido e a primeira escolha para o corte a laser moderno de chapas metálicas, especialmente para cortes de chapas finas e médias. O laser é gerado dentro de uma fibra especial dopada com elementos de terras raras (por exemplo, itérbio) e transmitido ao cabeçote de corte por meio de um cabo de fibra óptica flexível.
As principais características dos lasers de fibra são:
- Eficiência energética extremamente alta: sua eficiência de conversão eletro-óptica pode chegar a mais de 30%, o que é muito maior do que a dos lasers de CO2 e reduz significativamente o consumo de energia operacional.
- Velocidade de corte eficiente: sua velocidade de corte é muito rápida, especialmente ao cortar chapas finas de metal.
- Alta qualidade do feixe de laser: pode produzir foco muito fino e de alta densidade de energia, especialmente adequado para cortes finos e de alta velocidade.
- Baixo custo de manutenção: o laser é transmitido dentro da fibra, sem a necessidade de um sistema complexo de ajuste de lente de caminho óptico, sem contaminação de lente ou problemas de colimação, baixos custos de manutenção.
- Ampla gama de aplicabilidade de materiais: Quase todos os materiais metálicos comuns, incluindo aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, latão, cobre, etc., podem ser aplicados. Para materiais altamente refletivos (como cobre e ouro), lasers de fibra de alta potência também podem ser utilizados.
Serviços de corte a laser de CO2
Os lasers de CO2 geram luz laser descarregando uma mistura de gases (principalmente dióxido de carbono, nitrogênio e hélio), que é transmitida ao cabeçote de corte por meio de uma série de espelhos em um "caminho de luz flutuante".
As principais características do corte a laser de chapas metálicas são:
- boa qualidade do feixe: é produzida luz laser contínua e estável, e a seção de corte é muito suave.
- Forte capacidade de corte não metálico: seu comprimento de onda (10.6 μm) pode ser bem absorvido por materiais não metálicos, o que é vantajoso no corte de materiais não metálicos, como madeira, acrílico, vidro e assim por diante.
- Adequado para cortar chapas metálicas mais grossas: ao cortar chapas de aço carbono mais grossas (por exemplo, >15 mm), ainda é possível obter boa qualidade de seção.
- Adequado para materiais: principalmente chapas de aço carbono/aço inoxidável de espessura média, também pode cortar liga de alumínio, chapa galvanizada, etc. Não é adequado para cobre, latão e outros metais altamente refletivos.
Ao mesmo tempo, essa tecnologia de corte a laser de chapas metálicas também tem certas limitações: alto consumo de energia, velocidade operacional relativamente lenta (especialmente para chapas metálicas); necessidade de substituição regular de gás; o sistema óptico requer manutenção e calibração frequentes para evitar contaminação ou deslocamento da lente.
Serviços de corte a laser YAG
Os lasers YAG são lasers de estado sólido com vantagens exclusivas para corte de precisão e microfabricação. Este laser para corte de chapas metálicas utiliza um modo de saída pulsado que permite o controle preciso da energia, tornando-o adequado para o corte de chapas metálicas extremamente finas e possibilitando a usinagem de precisão de microfuros, fendas estreitas e outros detalhes.
No entanto, os lasers YAG têm baixa eficiência de conversão de energia, geralmente apenas 1%-3%; substituição frequente de consumíveis, e a própria barra de cristal YAG envelhecerá com o tempo, altos custos operacionais; em comparação com os lasers de fibra, a qualidade do feixe é ruim, o que limita a precisão do corte e a suavidade do corte; a capacidade de cortar chapas mais grossas é ruim e é reservada para aplicações em materiais muito finos e cenários de microcorte (como peças microestruturais na indústria aeroespacial).
Vantagens do corte a laser de chapas metálicas
Precisão de usinagem extremamente alta e qualidade do corte
O corte a laser de chapas metálicas não necessita de contato direto com o material metálico, podendo efetivamente evitar força mecânica na chapa causada por deformação e arranhões, combinado com sistema de controle numérico de precisão, sua precisão pode chegar a ± 0.1 mm ou até mais.
O feixe de laser foca após a formação de um ponto muito fino, de modo que a fenda de corte seja estreita, boa perpendicularidade do corte, seção lisa e limpa, basicamente sem rebarbas ou com muito pouca rebarba, eliminando a necessidade de etapas de processamento secundárias, melhorando muito a eficiência da produção.
Alta flexibilidade de processamento
Corte a laser de chapas metálicas: na alteração do design do produto, basta modificar os desenhos CAD no computador e você pode iniciar imediatamente o processamento de novas peças, sem a necessidade de fazer nenhum molde. Além disso, o corte a laser de chapas metálicas pode criar uma variedade de gráficos complexos, seja um padrão fino, pequenos furos ou curvas complexas, com facilidade.
O corte a laser de chapas metálicas também é amplamente utilizado em prototipagem rápida e produção iterativa, adequado para o estágio de desenvolvimento de produto de produção de amostras e produção experimental de pequenos lotes, pode ter custo muito baixo e velocidade muito rápida para verificar o design.
Alta produtividade
A produtividade do corte a laser de chapas metálicas é extremamente alta, especialmente no corte de chapas finas e médias, com velocidade muito superior à da tecnologia de corte tradicional. O corte a laser de chapas metálicas também é altamente automatizado, o que aumenta significativamente a velocidade de produção e a produtividade geral.
Vasta gama de materiais
Uma máquina de corte a laser pode processar uma variedade de materiais metálicos, bastando alterar os parâmetros de corte no software de controle. É amplamente utilizada em aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, latão, cobre e outros materiais.
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cenas de aplicação de corte a laser de chapa metálica
Fabricação industrial e equipamentos mecânicos:
O corte a laser de chapas metálicas pode ser usado para fabricar escavadeiras, guindastes, máquinas agrícolas e outros equipamentos de grande porte, estrutura de aço de alta resistência, essas peças são grandes em tamanho, alta espessura, resistência de corte e precisão têm requisitos rigorosos; para a fabricação de uma variedade de máquinas-ferramentas de precisão, equipamentos CNC, escudos, conchas e estrutura interna, boa qualidade de corte para garantir que a concha boa qualidade de corte garanta a beleza e a precisão de montagem da concha.
Fabricação de automóveis:
O corte de portas, capôs, peças estruturais de chassis, tubos de escape, peças de suspensão, etc., seja no desenvolvimento de protótipos ou na produção em massa, é inseparável do corte a laser de chapas metálicas.
Aeroespacial:
O corte a laser de chapas metálicas de alta precisão é necessário na fabricação de assentos de aeronaves, instalações de cabine, peças auxiliares e alguns componentes de motores.
Equipamentos eletrônicos e instrumentos de precisão:
o suporte de metal interno, dissipador de calor, carcaça de smartphones; o esqueleto de metal e a carcaça de laptops, essas peças geralmente são muito finas, estrutura complexa e requisitos de precisão muito altos, o corte a laser de chapa metálica é quase a única opção; caixas de fibra óptica de estação base 5G, dissipadores de calor e outras peças de precisão, geralmente precisam de corte a laser de chapa metálica para usinagem de alta precisão. peças de precisão, como caixas de fibra óptica e dissipadores de calor para estações base 5G, geralmente exigem corte a laser de chapa metálica para usinagem de alta precisão.
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