O corte a laser é um processo térmico com muitas aplicações no mundo da fabricação industrial. As máquinas de corte a laser são capazes de gravar e cortar rapidamente chapas de metal, mesmo nos formatos mais complexos, oferecendo acabamentos de alta qualidade.
Neste artigo da wiki, exploraremos o processo de corte a laser, técnicas e gases auxiliares, incluindo nitrogênio, oxigênio e ar comprimido, para ajudá-lo a entender como funciona e seus benefícios.
O corte a laser é um processo que utiliza um laser de alta potência direcionado por controle numérico computadorizado (CNC) por meio de óptica para cortar materiais. Esse processo é amplamente utilizado em várias indústrias, incluindo automotiva, aeroespacial, eletrônica e médica, para cortar materiais como metais, plásticos, cerâmica, madeira, tecidos e papel.
O corte a laser envolve o uso de um feixe de laser focado para derreter o material em uma área localizada, com a ajuda de um jato de gás coaxial, e criar um corte. O feixe de laser em si não é afetado pelo gás, mas pode efetivamente queimar, derreter ou vaporizar materiais, enquanto quaisquer detritos resultantes podem ser expelidos, garantindo uma borda com acabamento de alta qualidade.
O corte a laser também pode ser usado para soldagem e gravação. As três principais técnicas de corte a laser são lasers de CO2, laser de neodímio (Nd) e laser ítrio-alumínio-granada (Nd:YAG). O tipo de laser usado pode afetar o desempenho do laser. As vantagens do corte a laser incluem precisão, exatidão, contaminação reduzida e facilidade de fixação do trabalho. Os lasers de fibra, em particular, são conhecidos por suas capacidades superiores de corte de precisão. Uma das principais vantagens dos lasers de fibra é sua capacidade de fornecer qualidade de feixe consistente em longas distâncias, permitindo corte uniforme em vários materiais e espessuras. Essa consistência contribui para uma qualidade superior de borda e minimiza a necessidade de processamento secundário.
As máquinas de corte a laser funcionam direcionando um feixe de laser de alta potência através da óptica e sobre o material a ser cortado. O feixe de laser é focado através de uma lente e projetado no material, derretendo-o ou vaporizando-o em uma área localizada devido ao rápido aumento da temperatura. O material é então removido por um jato de gás coaxial, que sopra o material fundido e cria um corte. O jato de gás também ajuda a resfriar o material e evitar que ele deforme ou distorça. A máquina de corte a laser é controlada por um sistema de controle numérico computadorizado (CNC), que garante precisão e exatidão no processo de corte.
Os gases auxiliares são usados no corte a laser para melhorar a qualidade e a eficiência do processo de corte. O gás auxiliar ajuda a soprar o material fundido e evita que ele se solidifique novamente na superfície do material. Também ajuda a resfriar o material e evitar que ele deforme ou distorça. Os gases auxiliares mais comumente usados no corte a laser são nitrogênio, oxigênio e ar comprimido.
O nitrogênio é o gás auxiliar mais usado no corte a laser, graças às suas propriedades inertes. Ele é usado para garantir um desempenho de alta qualidade do laser, especialmente quando é necessário um corte de alta qualidade. O nitrogênio elimina o oxigênio do ar e, assim, evita que ele reaja com o metal quente, resultando em um corte perfeito e brilhante, sem afetar a cor do material (isso dependerá da pureza do nitrogênio utilizado). O gás nitrogênio, sendo inerte, evita a oxidação da borda cortada, permitindo que o laser funcione em um ambiente sem oxigênio. O nitrogênio também é essencial para custos mais baixos, maior velocidade de corte, maior produtividade, melhor controle, maior eficiência, nitrogênio sob demanda e uma solução plug-and-play.
O oxigênio é usado em corte a laser para cortar materiais que são difíceis de cortar usando outros métodos. O oxigênio é um gás altamente reativo e causa uma reação exotérmica multiplicando a potência do feixe de laser, permitindo o corte de materiais mais espessos. O oxigênio reage com o material que está sendo cortado, criando uma reação química que ajuda a derreter e vaporizar o material. Dependendo do material, o oxigênio também é utilizado para aumentar a velocidade de corte e reduzir o custo do processo de corte. No entanto, o oxigênio pode causar oxidação, o que pode causar a formação de uma camada de carbono na borda cortada, resultando em mau acabamento do produto e problemas de aderência para qualquer revestimento ou tinta aplicada à superfície oxidada. Devido à alta reatividade do oxigênio, não é possível obter fatias muito finas.
O ar comprimido também pode ser usado como gás auxiliar no corte a laser e pode ser mais rápido e econômico para o corte a laser. No entanto, não permite a obtenção de peças com cortes muito limpos, porque o ar possui 21% de oxigênio em sua composição (normalmente, essas peças precisam ser rebarbadas antes do próximo processo, o que exige um trabalho extra). Esses cortes são válidos em peças que posteriormente serão pintadas ou soldadas, nas quais a cor da aresta de corte não importa.
A pureza do gás auxiliar dependerá dos requisitos do cliente para o produto final, embora tenhamos de considerar que:
Lembrando que, diminuindo a pureza do nitrogênio, reduziremos significativamente o custo.
Sim, é possível gerar seu próprio gás auxiliar, como nitrogênio, nas instalações da planta. Ao integrar um sistema de geração de gás de alta pressão nas instalações, as empresas podem garantir um fornecimento contínuo de gás, disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana. Essa abordagem não só reduz as despesas operacionais, mas também permite o controle total do consumo de gás. Além disso, ao eliminar a necessidade de transporte por caminhões, as empresas podem reduzir significativamente as emissões de CO2, contribuindo para a sustentabilidade ambiental.
Os geradores de nitrogênio são essenciais para otimizar as operações de corte a laser, oferecendo uma série de benefícios práticos. Existem dois tipos de geradores de nitrogênio, geradores de nitrogênio de membrana e geradores PSA (Adsorção por Oscilação de Pressão), que permitem atingir níveis de pureza muito elevados.
Empresas que utilizam nitrogênio no corte a laser podem reduzir significativamente os custos gerando seu próprio suprimento de nitrogênio, eliminando a necessidade de compras externas. Essa produção interna também garante maior controle sobre a pureza do nitrogênio, garantindo qualidade consistente sem dependência de fornecedores externos.
Além disso, ao produzir nitrogênio no local, as empresas contribuem para a sustentabilidade ambiental, reduzindo as emissões dos transportes e minimizando a dependência dos métodos tradicionais de produção de nitrogênio. No geral, o uso de geradores de nitrogênio é uma escolha pragmática para empresas que buscam aumentar a eficiência e a responsabilidade ambiental nos processos de corte a laser.
As máquinas de corte a laser geralmente dependem de ar comprimido ou gases para diversas funções, incluindo alimentar o próprio laser. Compressores e boosters de alta pressão fornecem o ar comprimido necessário ou gases auxiliares, como nitrogênio, para o processo de corte a laser. Eles garantem uma fonte de energia consistente e confiável para o laser, contribuindo para um corte estável e preciso. Os compressores de alta pressão são usados para comprimir gases como nitrogênio ou oxigênio para corte a laser assistido. A pressurização de gases auxiliares aprimora o processo de corte do laser e facilita o fornecimento de gases de alta pressão ao cabeçote de corte para um desempenho ideal.
Os sistemas de corte a laser geralmente incorporam compressores ou booster de alta pressão como parte de uma solução integrada para uma configuração simplificada e eficiente para aplicações de corte a laser. A integração de compressores de alta pressão com sistemas de corte a laser fornece uma solução abrangente para suas necessidades industriais.
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