Número Browse:0 Autor:Engenheiro Experiente Chole Publicar Time: 2024-06-12 Origem:Tianchen Laser
Por Chloe Wong, engenheira de laser da Tianchen
Enquanto máquinas de corte a laser de fibra são incrivelmente versáteis e capazes de processar uma ampla variedade de metais, alguns metais apresentam desafios únicos.Como engenheiro da Tianchen Laser, um dos principais fabricantes de cortadores a laser de fibra na China, tenho ampla experiência com as capacidades e limitações dessas máquinas poderosas.Neste artigo, discutirei os metais que podem ser difíceis de cortar com um laser de fibra e darei dicas para superar essas dificuldades.
Os lasers de fibra usam um laser semente e um amplificador para gerar um feixe de luz extremamente focado e de alta energia.Este feixe de laser é direcionado por uma cabeça de corte com óptica de foco para cortar peças de metal.O material é derretido, queimado, vaporizado ou soprado por um jato de gás, separando a chapa metálica em partes.
Os lasers de fibra oferecem vantagens como altas velocidades de corte, precisão, pequenas larguras de corte, eficiência energética e baixa manutenção em comparação com outros métodos de corte industrial.Eles são adequados para cortar metais reflexivos como alumínio, latão e cobre, bem como aço, aço inoxidável e metais exóticos.
No entanto, certas propriedades metálicas e tipos de ligas podem tornar o corte a laser mais desafiador.Compreender estes casos especiais é fundamental para alcançar os melhores resultados de corte.
As principais dificuldades que os metais podem representar para o corte a laser de fibra são:
Alta refletividade
Condutividade térmica
Baixo ponto de fusão
Dureza e espessura
Vamos examinar cada um desses fatores e os metais que os apresentam.
Metais altamente reflexivos como alumínio, cobre e latão representam um desafio porque refletem uma parte significativa da luz do laser em vez de absorvê-la.Esta luz refletida pode danificar potencialmente a óptica da cabeça de corte.
O cobre puro é especialmente problemático devido à sua refletância extremamente alta de mais de 90% em comprimentos de onda de laser de fibra em torno de 1 mícron.Superfícies polidas ou folheadas aumentam ainda mais a refletividade.
Para cortar metais altamente refletivos, o pico de densidade de potência do laser na superfície da peça deve ser alto o suficiente para superar a refletividade e iniciar o corte.Cabeças de corte especializadas usam um bico cônico para evitar reflexos posteriores.Elementos de liga, revestimentos de superfície e texturas que aumentam a absorção também ajudam.
Metais com alta condutividade térmica, como alumínio e cobre, dissipam rapidamente o calor da área de corte.Este efeito de “dissipador de calor” torna mais difícil atingir o ponto de fusão para corte.É necessária mais potência do laser para superar a condutividade térmica.
Diminuir a velocidade de corte e usar gás comprimido como nitrogênio para soprar o metal fundido pode neutralizar até certo ponto a alta condutividade térmica.Pulsar o laser em vez de usar a saída de onda contínua também ajuda, permitindo que o calor se acumule a cada pulso.
Metais e ligas com pontos de fusão relativamente baixos tendem a derreter e solidificar novamente muito rapidamente durante o corte a laser.Essa rápida mudança de fase pode causar cortes irregulares, rebarbas e respingos.
As ligas de alumínio são propensas a esse problema.Seu baixo ponto de fusão e viscosidade significam que o metal tende a derreter em uma bolha em vez de vaporizar de forma limpa.Lasers pulsados e bicos de gás especializados que fornecem cobertura de gás de proteção extremamente localizada ajudam nesse problema.
A espessura e a dureza da peça de metal afetam a potência do laser e o tempo de corte necessário.Folhas mais grossas precisam de mais potência ou de uma taxa de alimentação mais lenta para serem cortadas.Alguns metais muito duros, como certos aços para ferramentas, também precisam de mais potência para iniciar e sustentar o corte.
Os lasers de fibra são mais eficazes no corte de metal com até 20 mm de espessura.Eles podem cortar metais mais espessos com mais de 25 mm, mas podem ser mais lentos.A potência do laser, a óptica de foco, a pressão do gás auxiliar e a distância de afastamento do bico precisam ser otimizadas com base na espessura e no tipo específico do metal.
O aço inoxidável, embora geralmente fácil de cortar com laser de fibra, pode representar alguns desafios dependendo dos graus específicos da liga.O alto teor de cromo no aço inoxidável cria uma camada de óxido que possui temperaturas de fusão e vaporização muito mais altas do que o metal subjacente.
Durante o corte a laser, esta camada refratária de óxido de cromo impede o processo de corte.Os lasers de fibra geralmente conseguem lidar com isso, mas alguns tipos de aço inoxidável apresentam maior dificuldade:
O aço inoxidável 303 contém adição de enxofre e fósforo para melhorar a usinabilidade.Mas esses aditivos tornam o corte a laser mais difícil, reduzindo a tensão superficial e a viscosidade da liga.
Os aços inoxidáveis 416 e 420 possuem alto teor de carbono o que reduz sua ductilidade.O corte a laser dessas classes produz mais escória e pode causar microfissuras na borda de corte.
Classes superausteníticas como 904L têm um teor de níquel tão alto que possuem condutividades térmicas próximas do cobre puro.Isso torna necessária mais potência do laser para cortar.
Classes martensíticas como 410 e 440C também são desafiadoras devido à sua dureza e resistência extremamente altas.Eles têm maior refletividade e menor inclinação para derreter em comparação aos aços inoxidáveis austeníticos.
Com base na minha experiência no corte de uma ampla variedade de metais com lasers de fibra Tianchen, recomendo o seguinte para processar os metais mais desafiadores:
Use o pico de potência do laser mais alto disponível para superar a refletividade e a condutividade térmica.Nosso laser de fibra T-20000 de 20 kW possui o maior poder de corte do setor.
Utilize gás de corte de alta pressão, normalmente nitrogênio puro ou ar comprimido.A alta pressão do gás fornece resfriamento extra e sopra o metal fundido para fora do corte.
Diminua a distância de afastamento do bico para 0,5-1,0 mm, metade da distância típica.Isto coloca o ponto focal do feixe na superfície superior do metal para um aquecimento mais rápido.
Diminua a velocidade de corte para dar ao laser mais tempo para derreter e vaporizar o metal.As velocidades para metais difíceis podem ser 50-80% mais lentas do que para aço-carbono.
Experimente usar comprimentos de onda verdes ou UV com frequência duplicada em vez do infravermelho típico de 1064 nm.A luz verde e UV é absorvida mais facilmente por metais reflexivos como cobre e alumínio.
Aplique revestimentos antirreflexos ou texturas de superfície na peça de metal para aumentar a absorção do laser.Revestimentos como óxido preto ou superfícies rugosas absorvem mais luz laser.
Use uma cabeça de corte especializada com um bico cônico para reduzir os reflexos traseiros e uma lente de foco de grande diâmetro para lidar com altas potências de laser.A Tianchen oferece cabeças de corte personalizadas de 'metal brilhante' para nossos lasers de fibra.
Se possível, escolha uma liga que seja mais adequada ao corte a laser.Por exemplo, o alumínio 6061 é mais fácil de cortar do que o alumínio 2024.O aço inoxidável 304 corta mais facilmente do que o 303.
No Laser Tianchen, estamos na vanguarda da tecnologia de corte a laser de fibra há mais de uma década.Nossos lasers de fibra são usados para cortar metais fáceis e difíceis por fabricantes em uma ampla variedade de indústrias em todo o mundo.
Oferecemos lasers de fibra com potências de 1kW a 20kW e além para lidar com tudo, desde folhas finas até chapas grossas.Nossos cabeçotes de corte, sistemas de fornecimento de gás, óptica de foco e software de controle são otimizados para os desafios de metais difíceis de cortar.
Se você está lutando para cortar metais reflexivos, condutores, grossos ou duros com seu laser atual, entre em contato com Tianchen hoje.Nossos engenheiros de aplicações especializados podem avaliar suas necessidades e recomendar a solução ideal de laser de fibra.
Com o laser de fibra Tianchen correto e parâmetros de corte ideais, até mesmo os metais mais desafiadores podem ser cortados de forma limpa, rápida e confiável.Descubra a diferença da Tianchen e leve suas capacidades de corte de metal para o próximo nível.
