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O que é máquina de corte a laser de fibra?

O que é máquina de corte a laser de fibra? Máquina de corte a laser de fibra é uma máquina de corte a laser que usa um gerador de laser de fibra como fonte de luz. Máquina de corte a laser de fibra é um tipo de equipamento que usa feixes de laser de alta energia emitidos por lasers de fibra para corte.

É amplamente utilizado em processamento de metais, aeroespacial, fabricação eletrônica e outros campos. É favorecido pelo mercado por sua alta eficiência, precisão e capacidades de processamento flexíveis, e é uma das ferramentas importantes na fabricação industrial moderna.

1. Introdução à máquina de corte a laser de fibra

O máquina de corte a laser de fibra cnc pode executar tanto corte plano quanto corte oblíquo, com bordas limpas e suaves, adequado para corte de alta precisão de placas de metal e outros materiais. Além disso, o braço mecânico pode executar corte tridimensional em vez do laser original importado de cinco eixos.

Comparado às máquinas de corte a laser de dióxido de carbono comuns, ele economiza mais espaço e consumo de gás, tem uma alta taxa de conversão fotoelétrica, é um novo produto de economia de energia e ecologicamente correto, além de ser um dos principais produtos tecnológicos do mundo.

O laser de fibra é um tipo de laser de fibra desenvolvido internacionalmente que emite um feixe de laser de alta densidade de energia, que é concentrado na superfície da peça de trabalho, fazendo com que a área iluminada pelo ponto focal ultrafino na peça de trabalho derreta e vaporize instantaneamente.

O corte automático é obtido movendo a posição do ponto por meio de um sistema mecânico CNC. Comparados com lasers de gás volumosos e lasers sólidos, os lasers de gás têm vantagens óbvias e gradualmente se desenvolveram em candidatos importantes em campos como processamento de laser de alta precisão, sistemas LiDAR, tecnologia espacial e medicina a laser.

1) Princípio de funcionamento da máquina de corte a laser de fibra

O feixe de laser de alta energia gerado pela transmissão do laser de fibra é focado na superfície do material, de modo que ele é aquecido até o ponto de fusão ou vaporização em um tempo muito curto, e o material derretido ou vaporizado é soprado para longe pelo gás auxiliar (como oxigênio, nitrogênio ou ar), conseguindo assim o corte.

2) Componentes principais

Laser de fibra:

Componente principal, fornecendo feixe de laser de alta densidade de energia.

Cabeça de corte:

Incluindo lente de foco, bico e sensor, responsáveis por focalizar o feixe de laser na superfície do material.

Sistema de transmissão:

Inclui servo motor, trilho guia e cremalheira para garantir o movimento preciso do cabeçote de corte.

Sistema de controle:

O sistema CNC é usado para controlar parâmetros como caminho de corte, velocidade e potência.

Sistema de gás auxiliar:

Fornece oxigênio, nitrogênio ou ar para auxiliar no processo de corte.

Sistema de refrigeração:

Usado para resfriar o laser e a cabeça de corte para garantir a operação estável do equipamento.

Corpo da máquina:

Fornece uma plataforma de processamento estável, geralmente feita de materiais de alta resistência para garantir a precisão do processamento.

2. Principais características da máquina de corte a laser de fibra

Qual é o recurso da máquina de corte a laser de fibra? Podemos analisar da seguinte forma:

O laser de fibra tem alta eficiência de conversão eletro-óptica, com uma eficiência de conversão de mais de 30%. Os lasers de fibra de baixa potência não requerem um resfriador e usam resfriamento a ar, o que pode economizar significativamente o consumo de energia durante a operação, economizar custos operacionais e atingir a mais alta eficiência de produção.

O laser requer apenas energia elétrica durante a operação e não gera gás adicional, com os menores custos operacionais e de manutenção.

O laser de fibra adota modularidade semicondutora e design redundante, sem lentes ópticas na cavidade ressonante, sem necessidade de tempo de inicialização e tem as vantagens de não precisar de ajustes, nem de manutenção, e alta estabilidade, reduzindo custos com acessórios e tempo de manutenção, o que é incomparável aos lasers tradicionais.

O comprimento de onda de saída do laser de fibra é de 1,064 micrômetros, que é 1/10 do comprimento de onda do CO2. A qualidade do feixe de saída é boa, a densidade de potência é alta e é muito propícia à absorção de materiais metálicos. Ele tem excelentes capacidades de corte e soldagem, minimizando assim os custos de processamento.

A máquina inteira é transmitida por fibra óptica, sem a necessidade de sistemas complexos de guia de luz, como refletores. O caminho óptico é simples, a estrutura é estável e o caminho óptico externo é livre de manutenção.

A cabeça de corte contém lentes de proteção, que minimizam o consumo de consumíveis valiosos, como lentes de foco.

A luz é exportada através de fibras ópticas, tornando o projeto de sistemas mecânicos muito simples e fácil de integrar com robôs ou bancadas de trabalho multidimensionais.

Após adicionar um obturador ao laser, ele pode ser usado para várias máquinas. Por meio da divisão de fibra óptica, ele pode ser dividido em vários canais para trabalhar simultaneamente, facilitando a expansão de suas funções e a atualização de forma fácil e simples.

O laser de fibra tem um volume pequeno, peso leve, posição de trabalho móvel e tamanho compacto.

1) Viga personalizada

O formato de feixe personalizado em máquinas de corte a laser de fibra é baseado em um princípio que, comparado ao corte a laser tradicional usando um único feixe de laser circular, o novo processo de corte adota um formato de feixe de laser complexo.

Ao utilizar as características únicas de foco dos lasers de fibra monomodo de alta potência, são gerados formatos de feixes complexos, possibilitando separar uma parte da energia total do laser, a fim de criar um "buraco de fechadura" para aplicações de soldagem ou corte a laser. A energia restante será distribuída para o fundido. Antes disso, o feixe principal era usado para criar uma distribuição apropriada de alta pressão de vapor na superfície do material fundido.

Isso permite que ele aplique pressão local ao material fundido que flui para fora da incisão, o que excede em muito a pressão da injeção de gás coaxial comumente usada no corte a laser. O resultado é que a incisão é muito estreita. O novo processo tem grande potencial, pois não produz rebarbas dentro de uma grande faixa de velocidade de corte e também pode executar cortes de alta velocidade em cortes de contorno estreito, produzindo cortes de alta qualidade

2) Prototipagem rápida

A tecnologia de prototipagem rápida em máquinas de corte a laser de fibra é um termo geral para a tecnologia de produção direta de amostras ou peças com base em modelos CAD. Ela integra conquistas tecnológicas modernas, como tecnologia CAD, tecnologia CNC, tecnologia laser e tecnologia de materiais, e é um componente importante da tecnologia de fabricação avançada.

Ele pode materializar ideias de design de forma automática, direta, rápida e precisa em protótipos ou peças fabricadas diretamente com determinadas funções com base em modelos CAD (modelos eletrônicos), gerando quase qualquer componente complexo sem o uso de moldes e ferramentas, resolvendo o problema de encaixe rápido do design à fabricação.

Portanto, essa tecnologia pode avaliar e modificar rapidamente o design do produto, encurtar efetivamente o ciclo de desenvolvimento do produto, reduzir os custos de desenvolvimento, atender aos requisitos do mercado extremamente competitivo de hoje para rápido desenvolvimento e fabricação de novos produtos e melhorar a competitividade de mercado dos produtos e a competitividade abrangente das empresas.

3) Resfriamento a água

Como um equipamento de resfriamento de suporte para máquinas de corte a laser de fibra, o chiller garante que a máquina de corte a laser de fibra opere normalmente em uma temperatura constante. O chiller dedicado para máquina de corte a laser de fibra pertence ao chiller industrial do tipo refrigeração, que tem dois modos de trabalho de temperatura constante e ajuste inteligente de temperatura, com uma precisão de controle de temperatura de ± 0,3 ℃.

Rico em configuração, incluindo interruptores de equipamentos de controle de entrada e saída, funções avançadas como fluxo de água de resfriamento e alarmes de alta e baixa temperatura, desempenho estável e durável e particularmente notável em conservação de energia e proteção ambiental.

Parâmetros técnicos:

Controle de temperatura inteligente totalmente automático e centralizado: os usuários podem alternar automaticamente para a temperatura de controle apropriada sem alterá-la em ambientes diferentes.

CW-6100AT: Pode ser aplicado para resfriar um único laser de fibra de 300 W-1000 W.

Equipado com aquecedor e configuração de qualidade de água purificada.

3. Qual é a vantagem da máquina de corte a laser de fibra?

Principais características

Conversão eficiente de energia:

A eficiência de conversão eletro-óptica dos lasers de fibra é tão alta quanto 30%, o que é mais eficiente em termos de energia do que os lasers de CO₂ tradicionais.

Alta precisão:

O feixe de laser tem um diâmetro pequeno após o foco, uma fenda estreita e uma precisão de corte de ±0,1 mm.

Corte de alta velocidade:

Particularmente adequado para processamento rápido de chapas finas, a velocidade de corte é mais rápida que os métodos tradicionais.

Baixo custo de manutenção:

Os lasers de fibra adotam um design que não requer manutenção, têm longa vida útil e baixos custos operacionais.

Forte adaptabilidade do material:

Pode cortar uma variedade de materiais metálicos, como aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, cobre, etc.

Proteção ambiental:

Sem ruído, sem poluição durante o processamento, em conformidade com os requisitos de fabricação verde.

Vantagens da máquina de corte a laser de fibra em relação à máquina de corte a laser de CO2

Excelente qualidade do feixe: ponto de foco menor, linhas de corte mais finas, maior eficiência de trabalho e melhor qualidade de processamento.
Velocidade de corte extremamente alta: o dobro da potência das máquinas de corte a laser de CO2 com a mesma potência.
Extremamente estável: utiliza lasers de fibra importados de classe mundial, com desempenho estável e vida útil de até 100.000 horas para componentes principais.
Eficiência de conversão eletro-óptica extremamente alta: A eficiência de conversão fotoelétrica da máquina de corte a laser de fibra é de cerca de 30%, que é três vezes maior que a da máquina de corte a laser de CO2, economizando energia e sendo ecologicamente correta.
Custo de uso extremamente baixo: O consumo de energia de toda a máquina é de apenas 20-30% daquele de máquinas de corte a laser de CO2 semelhantes.
Custo de manutenção extremamente baixo: sem gás de trabalho a laser. Transmissão de fibra óptica sem a necessidade de lentes reflexivas. Pode economizar muitos custos de manutenção.
Fácil operação e manutenção do produto: Transmissão por fibra óptica, sem necessidade de ajuste do caminho óptico.
Efeito de guia de luz super forte e flexível: tamanho compacto, estrutura compacta, fácil de atender aos requisitos de processamento flexíveis.

Claro, comparado a máquinas de corte a laser de dióxido de carbono, o alcance de corte de fibras ópticas é relativamente estreito. Devido ao comprimento de onda, ele só pode cortar materiais metálicos e não é facilmente absorvido por não metais, afetando assim seu alcance de corte.

Vantagens em comparação com máquinas de corte a laser Yag

Velocidade de corte: A velocidade da máquina de corte a laser de fibra é 4-5 vezes maior que a YAG, adequada para processamento e produção em larga escala
Custo de uso: O custo de uso da máquina de corte a laser de fibra é menor do que o do corte a laser sólido YAG
Eficiência de conversão optoeletrônica: A eficiência de conversão fotoelétrica da máquina de corte a laser de fibra é cerca de 10 vezes maior que a do YAG

O preço dos lasers de fibra correspondentes é relativamente alto, então o preço das máquinas de corte a laser de fibra é muito mais alto do que o das máquinas de corte a laser YAG, mas muito mais baixo do que o das máquinas de corte a laser de dióxido de carbono. Mas sua relação custo-benefício é de fato a mais alta entre as três.

4. Quais são as desvantagens da máquina de corte a laser de fibra?

Embora as máquinas de corte a laser de fibra tenham muitas vantagens no processamento de metais, elas também apresentam algumas desvantagens e limitações, que se refletem principalmente nos seguintes aspectos:

1) Alto custo do equipamento

O custo inicial de compra de máquinas de corte a laser de fibra é alto, especialmente equipamentos de alta potência.

Para pequenas e médias empresas, pode levar muito tempo para recuperar o custo do investimento.

2) Desafios no corte de materiais altamente refletivos

Ao cortar materiais altamente refletivos (como cobre, alumínio, prata, ouro, etc.), o laser pode ser parcialmente refletido, reduzindo a eficiência do corte. Processos ou configurações especiais (como dispositivos antirreflexo) são necessários para reduzir os danos ao equipamento causados pela reflexão do laser.

Neste caso, os fabricantes profissionais recomendarão que você use um máquina de corte de alta qualidade.

3) Capacidade limitada de cortar chapas grossas

Máquinas de corte a laser de fibra têm bom desempenho em chapas finas e chapas de espessura média (geralmente menos de 25 mm), mas para chapas de metal mais grossas, a velocidade e a qualidade do corte podem não ser tão boas quanto o corte a plasma ou o corte a jato de água. Lasers de maior potência são necessários para corte de chapas grossas, aumentando ainda mais os custos.

4) Altos requisitos para o ambiente de processamento

Um sistema de fornecimento de energia e resfriamento estável é necessário para garantir a operação normal do equipamento. O ambiente de processamento precisa ser mantido limpo para evitar a influência de poeira e óleo no sistema óptico.

5) Custos de manutenção e consumíveis

Embora o laser de fibra em si tenha baixos requisitos de manutenção, outros componentes (como cabeças de corte, lentes e bicos) ainda precisam de manutenção e substituição regulares. O consumo de gases auxiliares (como nitrogênio, oxigênio) também aumentará os custos operacionais, especialmente ao cortar por um longo tempo e em alta intensidade.

6) Operação e limiar técnico

A operação requer técnicos qualificados, especialmente para programação e ajuste de parâmetros de peças complexas. A operação inadequada pode resultar em redução da qualidade de corte ou danos ao equipamento.

7) Limitações materiais

Capacidades limitadas de processamento para materiais não metálicos, como madeira, vidro ou certos plásticos, geralmente exigem outros tipos de equipamentos de corte a laser (como máquinas de corte a laser de CO₂). Certos revestimentos ou materiais compostos podem ter um efeito adverso nos resultados do corte.

8) Dependência da precisão do processamento na estabilidade da máquina-ferramenta

A precisão do corte depende muito da estabilidade estrutural e da precisão do movimento da máquina-ferramenta. Se a máquina-ferramenta for de baixa qualidade ou se desgastar após uso prolongado, isso afetará a precisão do processamento.

9) Configuração inicial e depuração complexas

Para peças complexas ou materiais específicos, os parâmetros precisam ser ajustados várias vezes para obter o melhor efeito de corte. Configurações de parâmetros inadequadas podem resultar em qualidade de corte instável.

Apesar dessas desvantagens, as máquinas de corte a laser de fibra ainda são ferramentas insubstituíveis em muitas indústrias devido à sua alta eficiência e alta precisão. Desvantagens potenciais podem ser superadas selecionando equipamentos de alta qualidade, otimizando parâmetros de processo, fortalecendo a manutenção e treinando operadores.

O custo inicial do equipamento é alto. Ao cortar materiais altamente refletivos (como cobre e alumínio), pode ser necessária uma configuração especial.

5. Fatores-chave para selecionar uma máquina de corte a laser de fibra

- Poder

Escolha a potência do laser apropriada de acordo com o tipo e a espessura do material.

– Tamanho do processamento

Escolha uma mesa de máquina que seja adequada ao tamanho da peça de trabalho.

– Marca e serviço

Escolha uma marca com tecnologia madura e serviço pós-venda perfeito.

– Funções auxiliares

Como carga e descarga automáticas, funções de corte de tubos, etc., podem melhorar a eficiência da produção.

6. Conclusão

O que é máquina de corte a laser de fibra? A resposta é a seguinte. A máquina de corte a laser de fibra é uma revolução tecnológica no processamento de chapas metálicas e um “centro de usinagem” no processamento de chapas metálicas. As máquinas de corte a laser têm um alto nível de flexibilidade, alta velocidade de corte, alta eficiência de consumo e ciclos curtos de consumo de produto, o que conquistou um amplo mercado para os clientes.

A máquina de corte a laser de fibra não tem força de corte e nenhuma deformação durante o processamento. Sem desgaste de ferramenta, boa conformidade de dados. Seja uma peça simples ou complexa, ela pode ser fina e rapidamente formada e cortada com laser de uma só vez. Sua costura de corte estreita, boa qualidade de corte, alto nível de automação, operação simples, baixa intensidade de trabalho e nenhuma poluição. Ela pode concluir o layout de corte automático e o aninhamento, melhorando a taxa de aplicação de dados, reduzindo os custos de consumo e melhorando a eficiência econômica. A vida útil efetiva desta tecnologia é longa.

Atualmente, máquinas de corte a laser de fibra são usadas principalmente para espessuras de chapas metálicas que excedem 2MM em países estrangeiros. Muitos especialistas estrangeiros analisam que os próximos 30-40 anos são o período de ouro para a expansão da tecnologia de processamento a laser (que é a direção para a expansão do processamento de chapas metálicas).

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