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O que é máquina de corte a laser?

Atualmente, a máquina de corte a laser é a máquina de corte de metal mais popular na indústria de máquinas formadoras de chapas metálicas. Com o avanço tecnológico das máquinas de corte a laser de fibra na China a partir de 2010, o preço da máquina de corte a laser diminuiu drasticamente e cada vez mais clientes optam por comprar máquinas de corte a laser em vez de outras máquinas tradicionais de corte de metal, como máquina de corte a plasma, máquina de corte de placa e máquina de corte por jato de água, etc.

Breve introdução à máquina de corte a laser

Uma máquina de corte a laser concentra o laser emitido pelo laser em um feixe de laser de alta densidade de potência através de um sistema de caminho óptico. O feixe de laser irradia a superfície da peça, fazendo com que ela atinja seu ponto de fusão ou ebulição, enquanto o gás de alta pressão coaxial com o feixe afasta o metal derretido ou vaporizado.

À medida que o feixe de luz se move em relação à peça de trabalho, ele forma uma costura de corte no material, atingindo assim o objetivo do corte.

O processamento de corte a laser substitui as lâminas mecânicas tradicionais por feixes de luz invisíveis. Possui as características de alta precisão, corte rápido, não se limitando às limitações do padrão de corte, economia de layout automático de materiais, corte suave e baixos custos de processamento. Ele irá melhorar ou substituir gradualmente os equipamentos tradicionais de corte de metal.

Principais características das máquinas de corte a laser

A parte mecânica da lâmina do laser não entra em contato com a peça de trabalho, portanto não causará arranhões na superfície da peça durante a operação.
A velocidade de corte a laser é rápida, a incisão é lisa e plana e geralmente não requer processamento posterior.
A zona afetada pelo calor de corte é pequena, a deformação da placa é pequena e a costura de corte é estreita (0,1 mm ~ 0,3 mm).
A incisão não apresenta estresse mecânico nem rebarbas de cisalhamento.
Alta precisão de usinagem, boa repetibilidade e nenhum dano à superfície do material.
A programação CNC pode processar qualquer desenho plano e cortar grandes placas inteiras sem a necessidade de moldes, o que é econômico e economiza tempo.

Princípio da máquina de corte a laser

O laser é um tipo de luz que, como outras luzes naturais, é gerada pela transição de átomos (moléculas ou íons, etc.). Mas é diferente da luz comum porque o laser depende apenas da emissão espontânea por um período muito curto de tempo, e o processo subsequente é completamente determinado pela radiação de excitação. Portanto, o laser possui uma cor muito pura, quase nenhuma direcionalidade divergente, intensidade luminosa extremamente alta e alta coerência.

O corte a laser é obtido usando a energia de alta densidade de potência gerada pela focagem a laser. Sob o controle de um computador, o laser é descarregado através de pulsos para produzir um laser pulsado de alta frequência repetitivo controlado, formando um feixe de luz com uma certa frequência e largura de pulso. O feixe de laser pulsado é transmitido e refletido através do caminho óptico e focado na superfície do objeto processado através de um grupo de lentes de foco, formando pontos de luz finos e de alta densidade de energia. Os pontos focais estão localizados próximos à superfície a ser processada e derretem ou vaporizam o material processado em altas temperaturas em um instante. Cada pulso de laser de alta energia pulveriza instantaneamente um pequeno orifício na superfície do objeto. Sob controle do computador, a cabeça de processamento a laser e o material processado movem-se continuamente um em relação ao outro de acordo com a forma pré-desenhada, processando assim o objeto na forma desejada.

Os parâmetros do processo (velocidade de corte, potência do laser, pressão do gás, etc.) e a trajetória do movimento durante o corte são controlados pelo sistema CNC, e a escória no ponto de corte é expelida pelo gás auxiliar a uma determinada pressão.

Peça de composição da máquina de corte a laser

O sistema da máquina de corte a laser geralmente consiste em um gerador de laser, componentes de transmissão de feixe (externos), uma bancada (máquina-ferramenta), um gabinete de controle numérico de microcomputador, um refrigerador e um computador (hardware e software).

1) Peça hospedeira da máquina-ferramenta: A parte da máquina-ferramenta da máquina de corte a laser, que é a parte mecânica que realiza o movimento dos eixos X, Y e Z, incluindo a plataforma de trabalho de corte. Utilizado para posicionar a peça cortada e movê-la de maneira correta e precisa de acordo com o programa de controle, geralmente acionado por um servo motor.

2) Gerador de laser: dispositivo que gera uma fonte de luz laser. Para o uso de corte a laser, exceto em algumas ocasiões em que são usados lasers de estado sólido YAG, a grande maioria usa lasers de gás CO2 com alta eficiência de conversão eletro-óptica e capacidade de produzir alta potência antes de 2010. Devido aos altos requisitos para qualidade do feixe no corte a laser, nem todos os lasers podem ser usados para corte. O modo gaussiano é adequado para lasers de CO2 abaixo de 1.500 W, lasers de CO2 de modo de baixa ordem entre 100 W-3.000 W e lasers de CO2 multimodo acima de 3.000 W. No entanto, após 2010, desde o desenvolvimento de lasers de fibra na China, a máquina de corte a laser C02 foi gradualmente substituída por fmáquina de corte a laser iber. Atualmente, a máquina de corte a laser de fibra se tornou a escolha principal no mercado de laser.

3) Caminho óptico externo: um espelho refrator usado para guiar o laser na direção desejada. Para garantir que o caminho do feixe não funcione mal, todos os espelhos devem ser protegidos por capas protetoras e gás protetor de pressão positiva limpo deve ser introduzido para proteger as lentes contra contaminação. Um conjunto de lentes de alto desempenho focará um feixe de luz sem ângulo de divergência em um ponto infinitamente pequeno. Geralmente, é usada uma lente com distância focal de 5,0 polegadas. Lentes de 7,5 polegadas são usadas apenas para materiais com mais de 12 mm de espessura.

4) Sistema CNC: controla a máquina-ferramenta para obter o movimento dos eixos X, Y e Z, ao mesmo tempo que controla a potência de saída do laser.

5) Fonte de alimentação estabilizada: conectada entre o laser, a máquina-ferramenta CNC e o sistema de fonte de alimentação. Serve principalmente para evitar interferências de redes elétricas externas.

6) Cabeça de corte: inclui principalmente componentes como cavidade, assento da lente de foco, espelho de foco, sensor capacitivo e bico de gás auxiliar. O dispositivo de acionamento da cabeça de corte é usado para acionar a cabeça de corte para se mover ao longo da direção do eixo Z de acordo com o programa e é composto por servomotores e componentes de transmissão, como parafusos ou engrenagens.

7) Console de operação: utilizado para controlar todo o processo de trabalho do dispositivo de corte.

8) Unidade Chiller: utilizada para resfriar o gerador de laser. Um laser é um dispositivo que converte energia elétrica em energia luminosa. Por exemplo, um laser de gás CO2 normalmente tem uma taxa de conversão de 20% e a energia restante é convertida em calor. A água de resfriamento elimina o excesso de calor para manter o funcionamento normal do gerador de laser. A unidade de resfriamento também resfria o refletor externo do caminho de luz e o espelho de foco da máquina-ferramenta para garantir uma qualidade de transmissão de feixe estável e prevenir eficazmente a deformação ou explosão causada pela alta temperatura da lente.

9) Cilindro de gás: incluindo o cilindro de gás médio de trabalho e o cilindro de gás auxiliar da máquina de corte a laser, usado para complementar o gás industrial para vibração do laser e gás auxiliar para fornecer cabeças de corte.

10) Compressores de ar e tanques de armazenamento: fornecem e armazenam ar comprimido.

11) Secador e filtro de resfriamento de ar: usado para fornecer ar limpo e seco ao gerador de laser e ao caminho do feixe para manter a operação normal do caminho e do refletor.

12) Coletor de pó de exaustão: Extraia a fumaça e a poeira geradas durante o processamento e filtre-as para garantir que as emissões de gases de exaustão atendam aos padrões de proteção ambiental.

13) Máquina de remoção de escória: remove sobras de materiais e resíduos gerados durante o processamento.

Gerador de laser

Laser de gás CO2

Desde a introdução da tecnologia laser para corte de chapas metálicas, os lasers de CO2 dominaram o mercado de 1995 a 2005. As fontes de luz laser de CO2 requerem muita energia para excitar as moléculas de nitrogênio e colidirem com as moléculas de CO2 (gás laser), levando-as a emitir fótons, formando em última análise um feixe de laser que pode cortar metais. A atividade molecular dentro da cavidade ressonante libera luz e calor, o que requer um sistema de resfriamento para resfriar o gás laser. Isto significa que mais energia precisa ser consumida durante o processo de resfriamento, reduzindo ainda mais a eficiência energética.

Laser de fibra

A partir de 2010, a tecnologia do laser de fibra foi revolucionária e o laser de fibra começou a dominar o mercado de corte a laser. Máquinas que usam lasers de fibra ocupam menos espaço e o volume da fonte do laser e do sistema de resfriamento também é menor; Não há gasoduto a laser e não há necessidade de ajustar as lentes. Fontes de laser de fibra com potência de 2kw ou 3kw requerem apenas 50% do consumo de energia de fontes de laser CO2 de 4kw ou 6kw para atingir o mesmo desempenho, com velocidade mais rápida, menor consumo de energia e menos impacto ao meio ambiente. Atualmente, mais e mais fábricas de máquinas de corte a laser lançam nível de 10.000 watts máquina de corte a laser de fibra de folha, que pode se tornar a substituição da máquina de corte a plasma ou da máquina de corte por chama.

O laser de fibra usa diodos de estado sólido para bombear as moléculas dentro da fibra dopada com itérbio com revestimento duplo. A luz emitida estimulada passa várias vezes pelo núcleo da fibra e, em seguida, forma uma saída de laser através da fibra de transmissão até a cabeça de foco de corte. Como todas as colisões entre moléculas ocorrem dentro da fibra, não há necessidade de gás laser, resultando em uma redução significativa na energia necessária – cerca de um terço da energia necessária para um laser de CO2. Devido à menor geração de calor, o volume do refrigerador pode ser reduzido correspondentemente. Em resumo, ao atingir o mesmo desempenho, o consumo geral de energia dos lasers de fibra é 70% inferior ao dos lasers de CO2.

Perspectivas de mercado de máquinas de corte a laser

As perspectivas de mercado para máquinas de corte a laser são amplas, principalmente devido aos seguintes fatores:

Demanda do consumidor e desenvolvimento tecnológico na indústria de transformação: Com o desenvolvimento de tecnologias como a Indústria 4.0 e a inteligência artificial, as máquinas de corte a laser alcançarão a automação e as operações de processamento digital, melhorando a eficiência e a precisão do processamento.
Inovação na tecnologia de fonte de luz laser: A velocidade de corte e o custo das máquinas de corte a laser serão melhorados, e o rápido desenvolvimento de lasers de fibra industriais e lasers de disco trará mudanças tecnológicas.
Amplo campo de aplicação: a máquina de corte a laser é adequada para cortar vários materiais, incluindo materiais metálicos e não metálicos, e é amplamente utilizada em automóveis, aeroespacial, comunicação eletrônica, informática e outros campos.
4. Expectativas futuras do mercado: Espera-se que o tamanho do mercado global de máquinas de corte a laser atinja 10 bilhões de dólares americanos até 2025, com o tamanho do mercado chinês atingindo 4 bilhões de dólares americanos, e a demanda do mercado continuará a manter um crescimento em alta velocidade.

Em resumo, as perspectivas de mercado para máquinas de corte a laser são muito amplas, com amplas perspectivas de aplicação, e se tornarão uma das tecnologias-chave na futura era da fabricação inteligente.

Aplicações Industriais

A aplicação de máquinas de corte a laser para metal é muito extensa, abrangendo muitas indústrias e é um dos equipamentos essenciais para muitas empresas. Entre eles estão a produção de cartazes publicitários (principalmente logotipos de aço inoxidável e corte de identificação), processamento de chapas metálicas (o processamento de chapas metálicas inclui basicamente todos os materiais metálicos, que geralmente incluem dobra, polimento, etc., e o corte é um dos processos mais importantes ), A produção de chassis e gabinetes (geralmente envolve aço carbono ou aço inoxidável, e envolve principalmente dois processos de corte: dobra e corte), placas de mola (que pertencem ao processo de usinagem de precisão), peças de metrô, carcaças de elevadores, carcaças de equipamentos mecânicos e utensílios de cozinha (principalmente aço inoxidável). Amplamente utilizado no processamento de chapas metálicas, produção de sinalização publicitária, produção de gabinetes elétricos de alta e baixa tensão, peças mecânicas, utensílios de cozinha, automóveis, máquinas, artesanato em metal, lâminas de serra, peças elétricas, indústria de vidros, lâminas de mola, placas de circuito, chaleiras elétricas, médicas microeletrônica, hardware, facas e ferramentas de medição e outras indústrias.

A aplicação da tecnologia de processamento a laser na indústria publicitária inclui principalmente dois métodos de trabalho: corte a laser e gravação a laser.

Gravação a Laser

Gravação a laser: realizada principalmente na superfície de objetos, dividida em dois tipos: gravação bitmap e gravação vetorial:

Gravação de bitmap: primeiro penduramos os gráficos que precisamos esculpir no Photoshop e os convertemos para o formato BMP monocromático. Em seguida, abrimos o arquivo gráfico em um software dedicado de gravação e corte a laser. Com base nos materiais que processamos, podemos definir os parâmetros apropriados e clicar em executar. A máquina de gravação a laser esculpirá de acordo com o efeito matricial gerado pelo arquivo gráfico.

Gravação vetorial: Use software vetorial como Coreldraw, AutoCad, Illustrator, etc. para design de layout e exporte os gráficos para formatos PLT, DXF, AI, máquinas de marcação e, em seguida, use software especializado de corte e gravação a laser para abrir o arquivo gráfico e transfira-o para a máquina de gravação a laser para processamento.

Na indústria de publicidade, é principalmente adequado para processar materiais como placas de madeira, placas de duas cores, vidro orgânico e papel colorido.

Corte a laser

Corte a laser: Podemos entendê-lo como a separação de arestas. Para tal processamento, devemos primeiro converter os gráficos em linhas vetoriais no CORELDRAW e AUTOCAD, utilizar máquinas de marcação pneumáticas e depois salvá-los nos formatos PLT e DXF correspondentes. Abra o arquivo usando o software de operação da máquina de corte a laser, defina os parâmetros de energia e velocidade de acordo com o material que estamos processando e execute-o. Após receber instruções do computador, a máquina de corte a laser cortará automaticamente de acordo com a trajetória de vôo gerada pelo software. Por exemplo, as máquinas de corte a laser existentes podem cortar padrões automaticamente desenhando modelos em um computador e inserindo-os diretamente no computador. As máquinas de corte a laser existentes geralmente possuem seus próprios discos rígidos que podem inserir fontes de dados massivas.

A máquina de corte a laser inclui 3 tipos principais. Máquina de corte a laser de folhas é usado para cortar chapas metálicas. Máquina de corte a laser de tubo é a máquina de corte a laser que corta tubos e canos profissionalmente. Máquina de corte a laser de chapas e tubos combina os dois tipos de funções acima, que podem cortar chapas e tubos em uma máquina.