Guia completo para corte a laser de chapas metálicas

Guia de corte a laser.

O processo de fabricação de corte de chapa Utiliza feixes de laser de alta energia para fazer cortes precisos em chapas metálicas, o que possibilita a criação de componentes complexos. A superfície do metal recebe um feixe de luz focalizado, que produz energia intensa que leva à fusão, vaporização e combustão no ponto focal. 

O processo de corte de metal utiliza lasers de fibra e lasers de CO2, mas os lasers de fibra apresentam melhor desempenho por atenderem aos requisitos de comprimento de onda. O processo produz cortes precisos com larguras de corte estreitas, o que torna o corte a laser de chapas metálicas adequado para operações de fabricação que exigem dimensões exatas. 

Tecnologia de corte a laser de chapas metálicas em Boda Permite aos engenheiros processar materiais de diversas espessuras, desde as mais finas até as mais grossas, em alta velocidade. O serviço de corte a laser da Boda proporciona cortes extremamente precisos com danos térmicos mínimos, resultando em peças de qualidade superior e bordas limpas. A combinação do controle CNC com os sistemas a laser gera resultados consistentes, possibilitando uma produção acessível com prazos de entrega rápidos.

 

O que é o corte a laser de chapas metálicas?

O processo de corte a laser de chapas metálicas envolve o direcionamento preciso de um feixe de laser para a chapa, induzindo a separação térmica. O laser produz um feixe de luz coerente altamente focalizado, que passa por um sistema de ressonadores, incluindo fibras ou tubos de gás, antes de atravessar componentes ópticos para criar um ponto focal preciso. 

O feixe concentrado aquece o material até que ele atinja seu ponto de fusão ou vaporização, o que possibilita a operação de corte. A superfície metálica interage com o feixe durante o corte a laser de chapas metálicas, que remove o material de acordo com trajetórias programadas para produzir formas específicas.

 

Faixa de espessura e tipos de Corte a Laser?

Cortes a laser complexos.

A faixa de espessura dos materiais que métodos de corte de chapa metálica A capacidade de corte a laser depende do tipo de material, da potência do laser e da configuração do sistema. O processo de corte de materiais metálicos se beneficia dos lasers de fibra devido à sua alta eficiência; no entanto, os lasers de CO2 apresentam melhor desempenho em aplicações específicas, principalmente no corte de metais espessos. 

A tabela abaixo exibe a espessura máxima de corte para vários metais, incluindo corte a laser titânio ao utilizar níveis de potência padrão de 2 a 6 kW para lasers de fibra e de 1 a 4 kW para lasers de CO2.

Material	Espessura máxima do laser de fibra (mm)	Espessura máxima do laser de CO2 (mm)	Notas
Aço Suave	25-50	10-20	Maior potência permite cortes mais espessos; a assistência de oxigênio aumenta a velocidade.
Aço inoxidável	20-40	8-15	Corte a laser em aço inoxidável Utiliza gás nitrogênio para evitar a oxidação e obter cortes limpos.
Alumínio:	15-30	5-10	Corte a laser de alumínio Os sistemas de CO2 exigem maior energia para evitar a oxidação.
Cobre	10-20	3-8	Corte a laser de cobre As vantagens dos lasers de fibra são maiores, pois eles lidam melhor com a refletividade.
Resina	10-25	4-10	Semelhantes aos lasers de cobre, os lasers de estado sólido proporcionam um controle preciso.

 

Qual é o processo de corte a laser de chapas metálicas?

Etapa 1: Design e Programação

O processo de projeto começa com engenheiros que utilizam software CAD para criar modelos 2D ou 3D com dimensões e tolerâncias precisas, além de arranjos de materiais otimizados para máxima eficiência. As informações do projeto são convertidas em código G por meio de software CAM, que define a trajetória de corte e especifica os níveis de potência do laser, a velocidade e os parâmetros de operação do gás auxiliar. 

O processo de programação precisa ser preciso porque ajuda a reduzir erros e permite a criação de projetos complexos.

Etapa 2: Preparação e configuração do material

Chapas de metal sobre a cama.

A chapa metálica passa por uma inspeção de planicidade, seguida de operações de limpeza para eliminar óleos superficiais que possam interferir na absorção do feixe. A chapa é então colocada na mesa da máquina e fixada por grampos ou dispositivos magnéticos para evitar qualquer movimento. O cabeçote do laser precisa de um posicionamento preciso verificado por sensores para garantir o alinhamento correto com a chapa metálica.

Etapa 3: Geração e focalização do feixe de laser

A fonte de laser de fibra ativa-se para gerar um feixe coerente, que funciona como a principal fonte de laser para o processamento de metais. O sistema de fibra produz luz com comprimento de onda de 1.07 μm através da operação de um laser de itérbio bombeado por diodo. 

O feixe de luz atravessa espelhos ou fibras ópticas antes de atingir a cabeça de corte, onde lentes o concentram em um ponto de 0.1 a 0.5 mm, produzindo densidades de potência superiores a 10^8 W/cm².

Etapa 4: Início do corte

Corte a laser em metal.

O laser inicia a perfuração no ponto inicial por meio de pulsos repetidos, que formam um orifício inicial. O bocal de corte direciona um gás auxiliar a uma pressão de 5 a 20 bar para remover os detritos, mantendo o resfriamento da área. A reação exotérmica entre o oxigênio e o aço macio durante as operações de corte reativo aumenta a velocidade de corte em 30 a 50%.

Etapa 5: Remoção de Material e Seguimento do Caminho

A cabeça do laser, controlada por CNC, move-se sobre a chapa enquanto seu potente feixe aquece o material metálico por meio de fusão e vaporização. A velocidade de corte de um sistema de laser de fibra de 4 kW atinge 2-3 m/min ao processar chapas de aço inoxidável de 10 mm em diferentes níveis de potência. O processo produz uma largura de corte precisa entre 0.15 e 0.5 mm durante a operação.

Etapa 6: Assistência com gás e gerenciamento de detritos

O processo utiliza gás nitrogênio para o corte por fusão de latão e cobre, prevenindo a formação de escória, enquanto o gás oxigênio acelera o corte do aço de baixo carbono. O fluxo de gás remove o material fundido da área de corte, resultando em um corte limpo e reduzindo a zona afetada pelo calor para 0.1-1 mm.

Etapa 7: Monitoramento e Ajuste

O sistema inclui sensores em tempo real que monitoram a qualidade e o foco do feixe, bem como o desempenho da integridade do corte. O sistema utiliza controle adaptativo para modificar automaticamente os parâmetros operacionais quando a espessura ou o tipo do material mudam, o que resulta em um melhor desempenho geral.

Etapa 8: Conclusão e Inspeção

O laser desliga após completar o percurso, e os operadores recolhem as peças finalizadas. O processo de inspeção utiliza paquímetros e máquinas de medição por coordenadas (CMM) para verificar as dimensões em relação às especificações, fazendo os ajustes de parâmetros necessários para futuras produções, a fim de corrigir quaisquer problemas detectados.

O processo de corte a laser de chapas metálicas de alta precisão oferece resultados superiores, o que o torna a escolha preferida para aplicações complexas.

Quais metais um feixe de laser pode cortar com precisão?

O que é corte a laser? É um processo versátil que pode ser usado para cortar uma ampla gama de metais com diferentes espessuras. Alguns dos metais comumente cortados usando a tecnologia de corte a laser incluem:

1. Aço

O corte a laser é altamente eficaz para cortar vários tipos de aço, incluindo aço carbono, aço inoxidável e ligas de aço. Pode produzir cortes precisos em chapas de aço finas a grossas. O corte a laser é particularmente adequado para cortar aço inoxidável devido à sua capacidade de produzir cortes limpos e de alta qualidade com o mínimo de zonas afetadas pelo calor. O aço inoxidável é comumente usado em indústrias como processamento de alimentos, dispositivos médicos e fabricação automotiva, onde a precisão e a higiene são fundamentais.

2. Alumínio

O alumínio é outro metal popular para corte a laser devido ao seu peso leve, resistência à corrosão e versatilidade. O corte a laser pode ser usado para cortar chapas de alumínio de diferentes espessuras, tornando-o adequado para aplicações como componentes aeroespaciais, sinalização e elementos arquitetônicos.

3. Cobre

Embora o corte do cobre tenha sido tradicionalmente difícil de cortar usando a tecnologia laser devido à sua alta refletividade e condutividade térmica, os avanços na tecnologia laser tornaram possível cortar o cobre com precisão e eficiência. O corte a laser é comumente usado para fabricar componentes de cobre nas indústrias eletrônica, de telecomunicações e elétrica.

4. Latão

O corte a laser também é adequado para cortar latão, uma liga popular de cobre e zinco conhecida por sua aparência atraente e resistência à corrosão. O latão é comumente usado em aplicações arquitetônicas, elementos decorativos e instrumentos musicais, onde são desejados designs complexos e cortes precisos.

5. Ligas de níquel

O corte a laser é capaz de cortar ligas de níquel, como Inconel e Monel, que são conhecidas por sua alta temperatura e resistência à corrosão. Essas ligas são comumente usadas em aplicações aeroespaciais, de processamento químico e marítimas, onde exigem usinagem e fabricação precisas.

 

Quais materiais não podem ser cortados por uma máquina de corte a laser?

Chapas de cobre empilhadas.

• Cloreto de polivinil (PVC)O corte de PVC produz gás cloro e ácido clorídrico, que podem danificar componentes de equipamentos e representar um risco para a saúde humana.
• PolycarbonateO material absorve radiação infravermelha em excesso, o que faz com que derreta e carbonize antes de potencialmente inflamar se cortado sem as técnicas adequadas.
• ABS PlasticO processo de corte do plástico ABS produz vapores de cianeto, que criam condições tóxicas para os operadores no local de trabalho.
• Polietileno de alta densidade (HDPE)O material de polietileno de alta densidade (PEAD) sofre fusão excessiva, o que gera resíduos impuros e resulta em bordas de corte deficientes.
• Compósitos de fibra de carbonoA alta condutividade térmica dos compósitos de fibra de carbono pode levar a um aquecimento desigual, o que pode danificar a estrutura do material.
• Cerâmica e Vidros GrossosA absorção insuficiente de energia por cerâmicas e vidros espessos resulta em fissuras no material em vez de processos de corte controlados.
• Metais altamente reflexivos, como o cobre puro (para lasers de CO2)O cobre puro e outros metais altamente refletivos atuam como refletores de feixe, o que diminui o desempenho do sistema e coloca em risco os componentes ópticos, mas os lasers de fibra oferecem melhor desempenho em condições extremas.

Materiais com formaldeído (ex.: alguns tipos de MDF)A combinação de formaldeído em materiais como o MDF pode resultar na liberação de substâncias químicas perigosas e em cortes irregulares devido às variações na densidade do material.

 

Tipos de lasers para corte a laser de chapas metálicas

Quando se trata de corte a laser de chapas metálicas, a maioria dos fabricantes prefere lasers de CO2, cristal e fibra devido aos seus recursos de corte avançados. Vamos discutir cada tipo detalhadamente;

1- Lasers de CO2

Os lasers de dióxido de carbono (CO2) operam por meio de descarga elétrica através de uma mistura de gases contendo dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio e hélio. Eles produzem luz visível na região do infravermelho distante do espectro eletromagnético.

CO2 Laser

Além disso, os lasers CO₂ são adequados para cortar materiais não metálicos como madeira, papel, polimetilmetacrilato (PMMA) e outros plásticos acrílicos. Além disso, eles podem processar chapas finas de alumínio e metais não ferrosos.

Além de sua versatilidade, os lasers de CO2 de alta potência podem lidar com metais mais espessos, atingindo vários centímetros. No entanto, eles são menos adequados para metais altamente reflexivos, como latão e cobre, embora os lasers de CO2 mais recentes com maior teor de oxigênio possam superar essa limitação.

2- Lasers de fibra

Os lasers de fibra utilizam fibras ópticas cheias de dopantes (como o neodímio) para amplificar a luz. Eles oferecem excelente qualidade de feixe e alta intensidade, permitindo taxas de corte mais rápidas e larguras de corte menores.

Laser de fibra 

Além disso, os lasers de fibra são ideais para cortar vários materiais, incluindo metais, não metais e ligas. Embora possam lidar com metais finos, são menos eficientes para materiais mais espessos além de aproximadamente 20 milímetros.

Além disso, modelos mais caros podem cortar até 6 quilowatts, permitindo-lhes manusear materiais mais espessos. Seu desempenho superior nessas condições faz com que sejam excelentes no corte de metais altamente refletivos, como latão e cobre. Além do corte, são ideais para outras operações como recozimento e gravação a laser.

3- Lasers de Cristal

Lasers de cristal, também conhecidos como lasers de estado sólido. Os materiais de cristal mais comuns usados ​​em lasers de cristal incluem; granada de ítrio-alumínio dopada com neodímio (Nd: YAG), fluoreto de ítrio-lítio dopado com neodímio (Nd: YLF) e granada de ítrio-alumínio dopada com érbio (Er: YAG). Esses lasers utilizam cristais para criar feixes. 

Eles fornecem alta potência e eficiência energética, tornando-os adequados para corte, soldageme materiais de gravação, como metais, cerâmica e plásticos. Além disso, os lasers de cristal podem operar em diferentes comprimentos de onda, permitindo um controle preciso sobre as características do feixe de laser e as propriedades de absorção no material que está sendo processado. 

Além disso, os lasers de cristal são compactos, confiáveis ​​e têm uma longa vida útil, o que os torna uma escolha popular para aplicações industriais e científicas onde a estabilidade e o desempenho são cruciais.

 

Melhor máquina de corte a laser para corte a laser de chapas metálicas

STYLECNC ST-FC3015FM

Cortador StyleCNC ST-FC3015L.

A STYLECNC ST-FC3015FM se destaca como a melhor cortadora a laser para chapas metálicas devido à sua mesa de corte de 1.5 x 5 m e níveis de potência que variam de 10 kW a 20 kW. A máquina atinge velocidades máximas de corte de 140 m/min, processando aço carbono com até 50 mm de espessura, aço inoxidável com até 40 mm de espessura e alumínio com até 30 mm de espessura. A tecnologia de laser de fibra desta máquina oferece alta eficiência energética e controle preciso, o que a torna ideal para operações de fabricação em larga escala.

Série Trumpf TruLaser

Trumpf TruLaser 3530.

Os modelos TruLaser da Trumpf utilizam lasers de estado sólido para alcançar uma precisão excepcional durante as operações de corte de metais. As máquinas operam com níveis de potência máxima de 24 kW para processar materiais de latão e cobre com eficiência, produzindo zonas afetadas pelo calor mínimas. As máquinas contam com trocadores automáticos de bicos, juntamente com sistemas de otimização de parâmetros baseados em IA, que reduzem o tempo de produção e resultam em peças de melhor qualidade.

Lasers de fibra OMTech

Máquina Omtech FC-105.

A OMTech oferece sistemas de corte a laser de fibra acessíveis para aplicações em chapas metálicas, capazes de atingir níveis de potência máxima de 12 kW. As máquinas proporcionam altas velocidades de corte, produzindo bordas limpas no processamento de aço inoxidável com até 30 mm de espessura e aço carbono com até 40 mm de espessura. Essas máquinas são a escolha ideal para pequenas e médias empresas que buscam operações acessíveis com alto desempenho.

 

Técnicas para corte a laser de chapas metálicas

Várias técnicas são empregadas para corte a laser de chapas metálicas, cada uma oferecendo vantagens e aplicações exclusivas. Algumas das técnicas mais comuns incluem:

Corte a laser de chapa metálica

1. Corte por fusão de feixe de laser

Neste processo, o feixe de laser aquece o material até o seu ponto de fusão e um gás de alta pressão, normalmente oxigênio ou nitrogênio, sopra o material fundido para criar o corte. 

O corte por fusão é versátil e adequado para uma ampla variedade de metais, incluindo aço, alumínio e aço inoxidável. Além disso, a sua a capacidade de cortar formas complexas e padrões intrincados com facilidade o torna adequado para diversas aplicações industriais.

2. Corte por chama com feixe de laser

O corte por chama, também conhecido como corte reativo, é uma variação do corte por fusão usado para chapas grossas. É mais adequado para cortar aço carbono, aço inoxidável e alumínio, entre outros metais. Nesta técnica, o oxigênio é utilizado como gás auxiliar, e o feixe de laser reage com o metal para criar uma reação exotérmica, produzindo calor intenso que derrete o material.

3. Corte por sublimação de feixe de laser

O corte por sublimação é um processo usado principalmente para cortar materiais termicamente sensíveis, como certos plásticos e polímeros. No corte por sublimação, o feixe de laser aquece o material diretamente até o ponto de vaporização, contornando a fase líquida. Portanto, resulta em cortes limpos e precisos com o mínimo de zonas afetadas pelo calor e é adequado para materiais sensíveis ao derretimento ou à queima. 

Serviços de corte a laser

Na Boda, nos diferenciamos de outros serviços de corte a laser otimizando os percursos das ferramentas de corte a laser e projetando produtos para produzir bordas sem rebarbas nas peças, produzindo peças com zonas afetadas pelo calor mínimas e utilizando as melhores máquinas de corte a laser. 

O corte a laser personalizado em metal é ideal para a maioria dos materiais e chapas metálicas. Oferece a vantagem de um processo de corte sem contato que não requer ferramentas físicas.

Obtenha os prazos de entrega mais curtos para suas necessidades de corte a laser, simplesmente solicitando um orçamento. orçamento grátis. 

 

Conclusão

Os sistemas a laser avançados para corte de chapas metálicas produzem um processamento de metal preciso e eficiente que supera o corte a chama e outros métodos, oferecendo resultados mais rápidos e de qualidade superior. 

O sistema permite a produção de peças de alta qualidade graças às suas funções de controle de potência e velocidade, compatíveis com diversos materiais, incluindo aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre e latão. A tecnologia oferece três benefícios principais: zonas afetadas pelo calor mínimas, cortes extremamente limpos e a capacidade de processar uma ampla gama de espessuras, tornando-a essencial para operações de fabricação.

 

Perguntas frequentes

É possível cortar chapas metálicas a laser?

O corte de chapas metálicas por meio de tecnologia a laser se mostra altamente eficaz, pois utiliza um feixe concentrado para produzir cortes limpos em materiais como aço macio e alumínio. A precisão e a velocidade dos lasers de fibra os tornam ideais para processar uma ampla gama de espessuras de metal.

Qual a espessura máxima que uma chapa metálica cortada a laser pode ter?

Os lasers de fibra de alta potência permitem o corte de chapas metálicas com até 50 mm de espessura para aço macio, 40 mm para aço inoxidável e 30 mm para alumínio. A espessura máxima de corte depende da potência do laser, do tipo de material e dos limites operacionais da máquina.

Qual a precisão do corte a laser em chapa de titânio?

A precisão do corte a laser em chapas de titânio atinge uma exatidão de ±0.05 mm a ±0.2 mm, com larguras de corte de até 0.1 mm. A precisão dos lasers de fibra atinge seu ápice devido à velocidade de corte e às configurações de foco do feixe.

Qual material você nunca deve cortar no cortador a laser?

A máquina de corte a laser nunca deve processar PVC, pois este produz gás cloro tóxico e substâncias ácidas que danificam o equipamento e colocam em risco a saúde do operador. A máquina de corte a laser também não deve processar plásticos de policarbonato ou ABS, pois estes produzem substâncias químicas perigosas que danificam o equipamento e prejudicam os operadores.