Usinagem e corte a laser e LBM

CORTE A LASER is a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING tecnologia que usa um laser para cortar materiais. Em LASER BEAM MACHINING (LBM), uma fonte de laser concentra a energia óptica na superfície da peça de trabalho. O corte a laser direciona a saída altamente focada e de alta densidade de um laser de alta potência, por computador, no material a ser cortado. O material alvo derrete, queima, vaporiza ou é soprado por um jato de gás, de maneira controlada, deixando uma borda com um acabamento superficial de alta qualidade. Nossos cortadores a laser industriais são adequados para cortar material de chapa plana, bem como materiais estruturais e de tubulação, peças metálicas e não metálicas. Geralmente não é necessário vácuo nos processos de usinagem e corte de feixe de laser. Existem vários tipos de lasers usados no corte e fabricação a laser. A onda pulsada ou contínua CO2 LASER  é adequada para corte, perfuração e gravação. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical em estilo e diferem apenas na aplicação. O neodímio Nd é usado para mandrilamento e onde é necessária alta energia, mas baixa repetição. O laser Nd-YAG, por outro lado, é usado onde é necessária uma potência muito alta e para mandrilamento e gravação. Os lasers de CO2 e Nd/Nd-YAG podem ser usados para  LASER WELDING. Outros lasers que usamos na fabricação incluem Nd:GLASS, RUBY e EXCIMER. Na Usinagem por Feixe de Laser (LBM), os seguintes parâmetros são importantes: A refletividade e condutividade térmica da superfície da peça e seu calor específico e calor latente de fusão e evaporação. A eficiência do processo Laser Beam Machining (LBM) aumenta com a diminuição desses parâmetros. A profundidade de corte pode ser expressa como:

 

t ~ P / (vxd)

 

Isto significa que a profundidade de corte “t” é proporcional à potência de entrada P e inversamente proporcional à velocidade de corte v e ao diâmetro do ponto do feixe de laser d. A superfície produzida com LBM é geralmente áspera e possui uma zona afetada pelo calor.

 

 

 

CORTE E USINAGEM A LASER DE CARBONODIÓXIDO (CO2): Os lasers de CO2 excitados por DC são bombeados passando uma corrente através da mistura de gás, enquanto os lasers de CO2 excitados por RF usam energia de radiofrequência para excitação. O método de RF é relativamente novo e se tornou mais popular. Os projetos DC requerem eletrodos dentro da cavidade e, portanto, podem ter erosão do eletrodo e revestimento do material do eletrodo na óptica. Pelo contrário, os ressonadores de RF possuem eletrodos externos e, portanto, não são propensos a esses problemas. Usamos lasers de CO2 no corte industrial de muitos materiais, como aço-carbono, alumínio, aço inoxidável, titânio e plásticos.

 

 

 

CORTE A LASER YAG and MACHINING: Usamos lasers YAG para cortar e riscar metais e cerâmicas. O gerador de laser e a ótica externa requerem refrigeração. O calor residual é gerado e transferido por um refrigerante ou diretamente para o ar. A água é um refrigerante comum, geralmente circulado através de um resfriador ou sistema de transferência de calor.

 

 

 

CORTE E USINAGEM A LASER EXCIMER: Um laser excimer é um tipo de laser com comprimentos de onda na região ultravioleta. O comprimento de onda exato depende das moléculas usadas. Por exemplo, os seguintes comprimentos de onda estão associados às moléculas mostradas entre parênteses: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Alguns lasers excimer são ajustáveis. Excimer lasers têm a propriedade atraente de remover camadas muito finas de material de superfície com quase nenhum aquecimento ou alteração no restante do material. Portanto, os lasers excimer são adequados para microusinagem de precisão de materiais orgânicos, como alguns polímeros e plásticos.

 

 

 

CORTE A LASER ASSISTIDO A GÁS: Às vezes, usamos feixes de laser em combinação com um fluxo de gás, como oxigênio, nitrogênio ou argônio para cortar materiais de chapa fina. Isso é feito usando a LASER-BEAM TORCH. Para aço inoxidável e alumínio, usamos corte a laser de alta pressão assistido por gás inerte usando nitrogênio. Isso resulta em arestas livres de óxido para melhorar a soldabilidade. Esses fluxos de gás também sopram material fundido e vaporizado das superfícies da peça.

 

 

 

Em a LASER MICROJET CUTTING temos um laser guiado por jato de água no qual um feixe de laser pulsado é acoplado a um jato de água de baixa pressão. Nós o usamos para realizar o corte a laser enquanto usamos o jato de água para guiar o feixe de laser, semelhante a uma fibra óptica. As vantagens do microjato a laser são que a água também remove detritos e resfria o material, é mais rápido que o corte a laser "seco" tradicional com velocidades de corte mais altas, corte paralelo e capacidade de corte omnidirecional.

 

 

 

Implantamos diferentes métodos de corte usando lasers. Alguns dos métodos são vaporização, fusão e sopro, fusão e queima, craqueamento por estresse térmico, riscagem, corte e queima a frio, corte a laser estabilizado.

 

- Corte por vaporização: O feixe focalizado aquece a superfície do material até o ponto de ebulição e cria um furo. O buraco leva a um aumento repentino na absorção e rapidamente aprofunda o buraco. À medida que o buraco se aprofunda e o material ferve, o vapor gerado corrói as paredes fundidas, soprando o material para fora e ampliando ainda mais o buraco. Materiais não derretidos, como madeira, carbono e plásticos termofixos, geralmente são cortados por esse método.

 

- Fusão e corte por sopro: Utilizamos gás de alta pressão para soprar o material fundido da área de corte, diminuindo a potência necessária. O material é aquecido até seu ponto de fusão e, em seguida, um jato de gás sopra o material fundido para fora do corte. Isso elimina a necessidade de aumentar ainda mais a temperatura do material. Cortamos metais com esta técnica.

 

- Trincamento por tensão térmica: Materiais frágeis são sensíveis à fratura térmica. Um feixe é focado na superfície causando aquecimento localizado e expansão térmica. Isso resulta em uma trinca que pode ser guiada pelo movimento da viga. Usamos esta técnica no corte de vidro.

 

- Corte furtivo de wafers de silício: A separação de chips microeletrônicos de wafers de silício é realizada pelo processo de corte furtivo, usando um laser Nd:YAG pulsado, o comprimento de onda de 1064 nm é bem adotado para o gap eletrônico de silício (1,11 eV ou 1117nm). Isso é popular na fabricação de dispositivos semicondutores.

 

- Corte reativo: Também chamado de corte por chama, esta técnica pode ser semelhante ao corte com maçarico de oxigênio, mas com um feixe de laser como fonte de ignição. Usamos isso para cortar aço carbono em espessuras superiores a 1 mm e até chapas de aço muito grossas com pouca potência do laser.

 

 

 

PULSED LASERS nos fornecem uma explosão de energia de alta potência por um curto período e são muito eficazes em alguns processos de corte a laser, como perfuração, ou quando são necessários furos muito pequenos ou velocidades de corte muito baixas. Se um feixe de laser constante fosse usado, o calor poderia atingir o ponto de derreter toda a peça que está sendo usinada. Nossos lasers têm a capacidade de pulsar ou cortar CW (Onda Contínua) sob controle de programa NC (controle numérico). Usamos DOUBLE PULSE LASERS emitindo uma série de pares de pulsos para melhorar a taxa de remoção de material e a qualidade do furo. O primeiro pulso remove o material da superfície e o segundo pulso impede que o material ejetado seja readerido ao lado do furo ou corte.

 

 

 

As tolerâncias e o acabamento superficial no corte e usinagem a laser são excelentes. Nossos cortadores a laser modernos têm precisão de posicionamento em torno de 10 micrômetros e repetibilidades de 5 micrômetros. As rugosidades padrão Rz aumentam com a espessura da chapa, mas diminuem com a potência do laser e a velocidade de corte. Os processos de corte e usinagem a laser são capazes de atingir tolerâncias estreitas, muitas vezes dentro de 0,001 polegada (0,025 mm) A geometria da peça e os recursos mecânicos de nossas máquinas são otimizados para alcançar as melhores capacidades de tolerância. Os acabamentos superficiais que podemos obter a partir do corte a laser podem variar entre 0,003 mm a 0,006 mm. Geralmente conseguimos facilmente furos com 0,025 mm de diâmetro, e furos tão pequenos quanto 0,005 mm e proporções de profundidade-diâmetro de 50 para 1 foram produzidos em vários materiais. Nossas cortadoras a laser mais simples e padrão cortarão metal de aço carbono de 0,020 a 0,5 polegada (0,51 a 13 mm) de espessura e podem facilmente ser até trinta vezes mais rápidas do que a serra padrão.

 

 

 

A usinagem a laser é amplamente utilizada para furação e corte de metais, não metais e materiais compósitos. As vantagens do corte a laser sobre o corte mecânico incluem uma fixação mais fácil, limpeza e contaminação reduzida da peça de trabalho (já que não há aresta de corte como no fresamento ou torneamento tradicional que pode ser contaminada pelo material ou contaminar o material, ou seja, acúmulo). A natureza abrasiva dos materiais compósitos pode torná-los difíceis de usinar por métodos convencionais, mas fáceis por usinagem a laser. Como o feixe de laser não se desgasta durante o processo, a precisão obtida pode ser melhor. Como os sistemas a laser têm uma pequena zona afetada pelo calor, também há uma chance menor de deformar o material que está sendo cortado. Para alguns materiais, o corte a laser pode ser a única opção. Os processos de corte por feixe de laser são flexíveis e a entrega de feixe de fibra óptica, fixação simples, tempos de configuração curtos, disponibilidade de sistemas CNC tridimensionais tornam possível que o corte e a usinagem a laser compitam com sucesso com outros processos de fabricação de chapas metálicas, como puncionamento. Dito isto, a tecnologia laser pode às vezes ser combinada com as tecnologias de fabricação mecânica para melhorar a eficiência geral.

 

 

 

O corte a laser de chapas metálicas tem as vantagens sobre o corte a plasma de ser mais preciso e usar menos energia, no entanto, a maioria dos lasers industriais não consegue cortar a maior espessura de metal que o plasma. Lasers operando em potências mais altas, como 6.000 Watts, estão se aproximando das máquinas de plasma em sua capacidade de cortar materiais espessos. No entanto, o custo de capital desses cortadores a laser de 6.000 Watts é muito maior do que o das máquinas de corte a plasma capazes de cortar materiais espessos como chapas de aço.

 

 

 

Há também desvantagens de corte e usinagem a laser. O corte a laser envolve alto consumo de energia. A eficiência do laser industrial pode variar de 5% a 15%. O consumo de energia e a eficiência de qualquer laser específico variam dependendo da potência de saída e dos parâmetros operacionais. Isso dependerá do tipo de laser e de quão bem o laser combina com o trabalho em mãos. A quantidade de potência de corte a laser necessária para uma tarefa específica depende do tipo de material, espessura, processo (reativo/inerte) usado e a taxa de corte desejada. A taxa máxima de produção em corte e usinagem a laser é limitada por vários fatores, incluindo potência do laser, tipo de processo (reativo ou inerte), propriedades do material e espessura.

 

 

 

In LASER ABLATION nós removemos o material de uma superfície sólida irradiando-o com um feixe de laser. Em baixo fluxo de laser, o material é aquecido pela energia do laser absorvida e evapora ou sublima. Em alto fluxo de laser, o material é normalmente convertido em plasma. Lasers de alta potência limpam um grande ponto com um único pulso. Lasers de baixa potência usam muitos pequenos pulsos que podem ser escaneados em uma área. Na ablação a laser, removemos o material com um laser pulsado ou com um feixe de laser de onda contínua se a intensidade do laser for alta o suficiente. Os lasers pulsados podem fazer furos extremamente pequenos e profundos em materiais muito duros. Pulsos de laser muito curtos removem o material tão rapidamente que o material circundante absorve muito pouco calor, portanto, a perfuração a laser pode ser feita em materiais delicados ou sensíveis ao calor. A energia do laser pode ser absorvida seletivamente pelos revestimentos, portanto, os lasers pulsados de CO2 e Nd:YAG podem ser usados para limpar superfícies, remover tinta e revestimento ou preparar superfícies para pintura sem danificar a superfície subjacente.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Essas duas técnicas são, de fato, as aplicações mais utilizadas. Nenhuma tinta é usada, nem envolve brocas de ferramentas que entram em contato com a superfície gravada e se desgastam, como é o caso dos métodos tradicionais de gravação e marcação mecânica. Os materiais especialmente projetados para gravação e marcação a laser incluem polímeros sensíveis a laser e novas ligas metálicas especiais. Embora os equipamentos de marcação e gravação a laser sejam relativamente mais caros em comparação com alternativas como punções, pinos, pontas, carimbos de gravação, etc., eles se tornaram mais populares devido à sua precisão, reprodutibilidade, flexibilidade, facilidade de automação e aplicação on-line em uma ampla variedade de ambientes de fabricação.

 

 

 

Finalmente, usamos feixes de laser para várias outras operações de fabricação:

 

- SOLDA A LASER

 

- TRATAMENTO TÉRMICO A LASER: Tratamento térmico em pequena escala de metais e cerâmicas para modificar suas propriedades mecânicas e tribológicas de superfície.

 

- LASER TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE / MODIFICAÇÃO: Os lasers são usados para limpar superfícies, introduzir grupos funcionais, modificar superfícies em um esforço para melhorar a adesão antes da deposição do revestimento ou processos de união.