Qual a espessura máxima que um laser de fibra de 6000 W consegue cortar? – IPG, Raycus, Max

Quando se trata de aplicações de corte industrial, a potência e a eficiência dos lasers de fibra são incomparáveis. Uma pergunta comum entre fabricantes e engenheiros é: "Qual a espessura máxima que um laser de fibra de 6000 W consegue cortar?" Essa poderosa tecnologia revolucionou a indústria de manufatura, possibilitando cortes precisos e rápidos em diversos materiais. A espessura máxima de corte de diferentes materiais para a máquina de corte a laser de fibra de 6 kW é: aço carbono com espessura máxima de 25 mm; aço inoxidável com espessura máxima de 25 mm; alumínio com espessura máxima de 25 mm; cobre amarelo com espessura máxima de 12 mm. Neste artigo, vamos explorar as capacidades de um laser de fibra de 6000 W, analisando sua ampla gama de materiais e os fatores que influenciam seu desempenho de corte, entre outros aspectos.

Quais são os tipos de corte a laser?

Lasers de CO2

Um laser de CO2 gera um feixe de luz ao passar eletricidade por um tubo preenchido com gás. Este tubo contém uma mistura de gases, tipicamente dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio e hélio. As extremidades do tubo possuem espelhos, um totalmente refletor e o outro parcialmente refletor, permitindo a passagem de parte da luz. Os lasers de CO2 produzem luz invisível na faixa do infravermelho distante do espectro eletromagnético, com máquinas industriais típicas variando de 25 a 100 watts e um comprimento de onda de 10,6 micrômetros.

Os lasers de CO2 são altamente eficazes para cortar materiais não metálicos, como madeira, papel, plásticos acrílicos, couro e tecidos. Também podem processar certos alimentos, incluindo queijo e castanhas. Embora os lasers de CO2 possam cortar chapas finas de alumínio e outros metais não ferrosos, suas principais aplicações permanecem em domínios não metálicos. Aumentar a potência do feixe de CO2, incrementando o teor de oxigênio, pode melhorar as capacidades de corte, mas essa abordagem requer cautela e conhecimento especializado.

Lasers de fibra

Os lasers de fibra fazem parte da família de lasers de estado sólido e utilizam um laser de semente, com a amplificação ocorrendo através de fibras de vidro especialmente projetadas e energizadas por diodos de bombeamento. Esses lasers operam em um comprimento de onda de 1,064 micrômetros e são conhecidos por seus diâmetros focais extremamente pequenos. Embora sejam normalmente o tipo mais caro de máquinas de corte a laser, os lasers de fibra oferecem diversas vantagens, incluindo operação livre de manutenção e uma longa vida útil de pelo menos 25.000 horas de laser.

Os lasers de fibra podem atingir intensidades 100 vezes maiores que os lasers de CO2 com a mesma potência de saída. Eles oferecem diversas configurações de feixe, incluindo contínuo, quase contínuo e pulsado, o que os torna altamente versáteis. Um subtipo notável, o laser de fibra MOPA, permite durações de pulso ajustáveis para maior flexibilidade nas aplicações. Os lasers de fibra se destacam na marcação, gravação e corte de metais, e podem lidar com uma ampla gama de materiais, incluindo metais, ligas metálicas, vidro, madeira e plásticos. Eles são particularmente eficazes para cortar materiais finos, embora máquinas de alta potência (acima de 6 kW) possam cortar materiais com mais de 20 mm de espessura.

Lasers Nd:YAG/Nd:YVO

Os lasers de cristal, como o Nd (granada de ítrio e alumínio dopada com neodímio) e o Nd (ortovanadato de ítrio dopado com neodímio), são conhecidos por seu alto poder de corte. Esses lasers têm um comprimento de onda de 1,064 micrômetros e são usados em diversas áreas, desde aplicações médicas e odontológicas até militares e industriais. Os cristais de Nd oferecem maior absorção de bombeamento, largura de banda mais ampla e uma faixa de comprimento de onda mais ampla para bombeamento em comparação com o Nd, embora tenham uma vida útil mais curta (de 8.000 a 15.000 horas) e custos mais elevados.

Esses lasers podem cortar metais revestidos e não revestidos, não metais e algumas cerâmicas. Os cristais de Nd são frequentemente combinados com cristais de alto coeficiente NLO (LBO, BBO ou KTP) para deslocar o comprimento de onda de saída do infravermelho próximo para o verde, azul ou até mesmo ultravioleta, aprimorando sua funcionalidade. A capacidade de substituir íons de ítrio, gadolínio ou lutécio por íons de terras raras ativos em laser, sem alterar significativamente a estrutura cristalina, garante alta condutividade térmica e desempenho consistente.

Comparação de diferentes tipos de corte a laser

1. Lasers de CO2

Benefícios

• Capaz de cortar uma ampla gama de materiais finos.
• Também útil para processar alimentos como queijo e castanhas.
• Capaz de cortar diversas espessuras com a mesma (ou menor) potência.
• Não deixe irregularidades nos cortes do material.
• Também adequado para perfuração e gravação.
• Eficiência energética impressionante
• Alta relação de potência de saída
• Custo-benefício
• Alguns lasers de CO2 podem fornecer vários quilowatts de potência.
• Pode-se adicionar mais oxigênio ao feixe de CO2 para fortalecê-lo.

Fraqueza

• Não é adequado para cortar chapas metálicas grossas.
• Usá-lo para cortar metal pode causar faíscas ou incêndio.
• Os trabalhos de corte de metal podem danificar os espelhos fixados ao tubo.
• Normalmente limitado a 25 a 100 watts de potência.
• Adicionar mais oxigênio ao feixe de CO2 pode ser arriscado.
• Esse oxigênio pode potencialmente causar incêndios.

2. Lasers de fibra

Benefícios

• Capaz de fornecer feixes consistentemente fortes
• É possível obter resultados extremamente precisos em comparação com os cortadores de CO2.
• Corta de forma mais suave, rápida e flexível do que as máquinas de corte a CO2.
• Muito mais eficiente em termos energéticos do que os cortadores de CO2.
• Produzem menos resíduos do que as máquinas de corte de CO2.
• Não requer nenhum fluxo de gás.
• Geralmente não requerem nenhuma manutenção.
• Possuem uma vida útil muito mais longa do que os lasers de CO2 e de cristal.

Fraqueza

• Geralmente, as máquinas de corte a laser mais caras são as máquinas de corte a laser.
• Algumas máquinas de corte a laser de fibra podem ter dificuldades para cortar com eficiência materiais com mais de 20 mm de espessura.
• Muitas máquinas de corte a laser de fibra vêm com várias configurações que podem confundir pessoas sem experiência em corte a laser.

3. Lasers de diodo direto

Benefícios

• Utiliza tecnologia de corte a laser familiar (e, portanto, comprovada e confiável).
• Já é usado principalmente para cortar metal.
• Alguns lasers de diodo direto podem atingir vários quilowatts de potência.
• Tamanho pequeno
• Longa vida útil
• Reconhecidos pela sua "alta eficiência energética".“

Fraqueza

• Produzem feixes de laser de qualidade inferior em comparação com lasers de fibra.
• Geralmente não são tão potentes quanto outros modelos de máquinas de corte a laser.
• Normalmente fornecem apenas cerca de 10 watts de potência.

Vantagens do laser de fibra para corte

Antes de nos aprofundarmos nas capacidades de corte das máquinas de corte a laser de fibra, vamos primeiro analisar as vantagens exclusivas dos lasers de fibra, que incluem os seguintes sete pontos:

1. Meio de ganho altamente eficiente

Os lasers de fibra se distinguem pelo uso de fibras ópticas dopadas com íons de metais de terras raras, como itérbio (Yb3+), neodímio (Nd3+), túlio (Tm3+), praseodímio (Pr3+) ou érbio (Er3+). Esses íons absorvem a maior parte da luz de bombeamento e emitem fótons em frequências características por meio de emissão estimulada. A estrutura flexível das fibras permite distâncias de ganho muito maiores em comparação com outros tipos de laser, resultando em um alto ganho óptico.

2. Circuito de feedback inteligente através de grades de Bragg em fibra óptica

Em vez de espelhos dielétricos tradicionais, os lasers de fibra utilizam grades de Bragg em fibra para realimentação óptica. Essas grades são feitas de fibras de vidro com diferentes índices de refração, dispostas periodicamente para refletir o feixe de laser em comprimentos de onda específicos, formando a cavidade óptica. Isso significa que a cavidade óptica é integrada ao meio de ganho, aumentando a eficiência e a precisão.

3. Cavidade Óptica Robusta

Os lasers de fibra não devem ser confundidos com lasers de diodo acoplados a fibra. Nos lasers de diodo acoplados a fibra, as fibras ópticas são usadas apenas para a transmissão do feixe, não para a emissão estimulada. Os lasers de fibra possuem uma cavidade óptica integrada, com a fibra enrolada atuando como meio de ganho, proporcionando uma cavidade óptica robusta e estável que melhora o desempenho.

4. Tamanho compacto

Uma das vantagens significativas dos lasers de fibra é seu design compacto. As fibras ópticas são flexíveis e podem ser enroladas em espaços reduzidos, resultando em uma área ocupada muito menor em comparação com outros lasers com potências de saída semelhantes. Essa flexibilidade permite uma maior personalização do caminho óptico, tornando os lasers de fibra adaptáveis a diversas aplicações específicas.

5. Alta potência de saída

A natureza fina e flexível do meio ativo em lasers de fibra permite o uso de vários quilômetros de fibras ópticas, alcançando um alto ganho da luz de bombeamento. A grande relação entre área de superfície e volume das fibras ópticas facilita a dissipação eficiente de calor, permitindo que os lasers de fibra operem continuamente em níveis de quilowatts sem a necessidade de sistemas de resfriamento complexos.

6. Excelente qualidade do feixe

A qualidade do feixe de laser, frequentemente quantificada pelo fator M² (com um valor ideal de 1), mede a precisão com que o feixe pode ser focalizado. As fibras monomodo em lasers de fibra normalmente oferecem qualidade de feixe superior. Isso é vantajoso em aplicações como corte e soldagem a laser, onde a alta qualidade do feixe permite uma distância maior entre a peça de trabalho e o objeto de focalização, protegendo a óptica contra detritos e fumos. O diâmetro reduzido do feixe também possibilita a fabricação de estruturas mais finas e o uso de componentes ópticos menores e mais econômicos.

7. Alta confiabilidade

Os lasers de fibra são altamente confiáveis e praticamente isentos de manutenção. O caminho óptico fechado dentro das camadas de revestimento protetoras torna o feixe de laser menos suscetível a perturbações externas. Isso resulta em excelente estabilidade mesmo em condições de alta temperatura e vibração, tornando os lasers de fibra uma escolha confiável para aplicações industriais.

Introdução ao IPG, Raycaus e Max Laser Source

IPG, MAX e Raycus são marcas comuns de fontes de laser, cada uma com características que as diferenciam. Uma fonte de laser é um elemento crucial em uma máquina de marcação e corte a laser, e a escolha da ideal depende de fatores como custo, estabilidade e popularidade. Este artigo explica as três fontes de laser e suas diferenças para que você possa selecionar o laser mais adequado.

fontes de laser IPG São reconhecidos pela alta qualidade dos resultados de gravação, estabilidade excepcional e até dois anos de garantia. Esses lasers são essenciais para marcadores a laser usados na marcação de joias e pequenos componentes eletrônicos. As máquinas equipadas com fontes de laser IPG se destacam na gravação de materiais que representam um desafio para outros lasers. Além disso, operam com uma faixa de frequência de 1 a 200 kHz, garantindo versatilidade e precisão na gravação.

Fontes de laser Raycus, Os lasers Raycus, uma marca chinesa, são populares em indústrias que buscam soluções acessíveis de marcação a laser. Esses lasers de fibra pulsada com comutação Q, embora econômicos, oferecem menor qualidade de gravação e têm uma garantia mais curta em comparação com outras fontes de laser. Eles operam em uma faixa de frequência de 20 a 80 kHz. As máquinas que incorporam lasers Raycus são economicamente vantajosas devido ao seu baixo preço. Os benefícios dos lasers Raycus incluem alta eficiência de conversão eletro-óptica, resistência a altas temperaturas, comprimentos de fibra de saída personalizáveis e operação livre de manutenção.

Fontes de laser Max, As fontes de laser da Max, uma marca chinesa, têm preços semelhantes aos da Raycus, mas oferecem maior estabilidade. Apesar disso, compartilham algumas das desvantagens da Raycus, como resultados de gravação abaixo do ideal e uma faixa de frequência baixa, de 20 a 80 kHz. Não são ideais para gravação de plástico de alta qualidade e têm garantias mais curtas. As vantagens das fontes de laser da Max incluem alta confiabilidade, boa qualidade do feixe, design compacto e robusto, ventilador de resfriamento integrado e unidade selada à prova de poeira, com garantia de pelo menos dois anos.

A seguir, encontra-se uma tabela que mostra as propriedades de cada fonte de laser.

Desbloqueando o potencial de corte dos lasers de fibra

Os lasers de fibra estão entre os avanços mais recentes na tecnologia laser, com um impacto significativo na indústria de manufatura. Eles são comumente usados para gravar, marcar e realizar diversas tarefas. Neste blog, discutiremos por que a presença de lasers de fibra em uma oficina de usinagem CNC melhorará a eficiência e abordaremos tópicos como velocidade e segurança.

Qual a espessura máxima que um laser de fibra pode cortar?

As máquinas de corte a laser de fibra possuem diferentes capacidades de corte dependendo da sua potência, mas quase todas as máquinas a laser de fibra conseguem cortar chapas de metal com até 13 mm de espessura. Máquinas a laser de fibra de maior potência, com 10 kW, podem cortar aço macio com até 2 mm de espessura e aço inoxidável e alumínio com até 30 mm.

Qual a velocidade de corte de um laser de fibra?

A velocidade de corte a laser de fibra pode variar dependendo da potência do laser e do material a ser cortado:

Poder

Uma máquina de corte a laser de fibra de alta potência pode ser até cinco vezes mais rápida que um laser de CO2 convencional. Por exemplo, uma máquina de corte a laser de fibra Accurl de 10 kW pode atingir velocidades de até 180 m/min, enquanto uma máquina de corte a laser de fibra Accurl de 2 kW pode atingir velocidades de até 100 m/min.

Material

Os lasers de fibra de alta potência são mais eficazes para cortar materiais de espessura média, como alumínio ou aço macio com 3 a 12 mm de espessura, usando ar ou nitrogênio. Por exemplo, um laser de fibra de 10 kW pode cortar alumínio 233% mais rapidamente do que um laser de fibra de 4 kW ao cortar uma única peça de alumínio de 4,7 mm. Para aço, você precisará de um mínimo de 1,5 kW para materiais com 6,35 mm de espessura ou menos, 2 kW para materiais com 9,5 mm de espessura ou menos e 3 kW para materiais com 12,7 mm de espessura ou menos. Para aço com até 25,4 mm de espessura, você pode considerar um cortador a laser com 6 kW.

A velocidade de corte é medida em metros ou pés por minuto e é importante para prolongar a vida útil do equipamento. Um laser bem regulado pode reduzir o desgaste de ferramentas e peças, e até mesmo diminuir o consumo de energia. No entanto, velocidades de corte muito altas também podem resultar em cortes superficiais, além de fumaça e bordas carbonizadas.

Que materiais podem ser cortados com um laser de fibra?

Uma máquina de corte a laser de fibra é altamente eficaz para cortar diversos tipos de chapas metálicas, como aço carbono, aço inoxidável, cobre, latão, alumínio e titânio. Ao contrário dos lasers de CO2, os lasers de fibra se destacam no corte de materiais reflexivos. Apesar de utilizarem alguma luz visível, os lasers de fibra modernos cortam com eficiência latão, alumínio e cobre. Essa tecnologia é vital para os setores de manufatura, construção e infraestrutura, e também está ganhando popularidade em áreas criativas como arte e escultura em metal, facilitando muito o trabalho com metais.

• Metais (ex.: aço, aço inoxidável, alumínio, cobre, latão, titânio)
• Plásticos (ex.: acrílico, policarbonato, PVC, polietileno)
• Madeira (ex.: madeira compensada, MDF)
• Cerâmica
• Materiais compósitos (ex.: fibra de carbono, fibra de vidro)
• Tecidos e têxteis
• Filmes e lâminas finas (ex.: alumínio, cobre)

Aplicações do cortador a laser de fibra

• Indústria AutomotivaUtilizado no processamento de peças automotivas, como portas, freios e tubos de escape.
• Indústria de utensílios de cozinhaEssencial para a fabricação de eletrodomésticos a partir de chapas finas de aço inoxidável.
• Fabricação de eletrodomésticosMelhora a qualidade e a aparência dos eletrodomésticos.
• Fabricação de equipamentos de ginásticaUtilizado na produção de equipamentos de ginástica.
• Fabricação de Iluminação: Fabrica tubos moldados para luminárias externas.
• Fabricação de peças de decoração e arte em metalCria desenhos e padrões personalizados em chapas metálicas para fins decorativos.

Desvendando as capacidades de uma máquina de corte a laser de fibra de 6000 W.

O advento da tecnologia de laser de fibra revolucionou o campo do corte industrial, oferecendo precisão, velocidade e versatilidade sem precedentes. Entre a variedade de sistemas de laser de fibra disponíveis, a cortadora a laser de fibra de 6000 W se destaca como uma máquina potente, capaz de lidar com uma ampla gama de materiais com excepcional eficiência e precisão.

Qual a espessura máxima que um laser de fibra de 6000W pode cortar?

A espessura máxima de corte de diferentes tipos de metais para uma cortadora a laser de fibra de 6 kW é: 25 mm para aço carbono, 20 mm para aço inoxidável, 16 mm para alumínio e 12 mm para latão.

Segue abaixo a especificação detalhada dos parâmetros de corte de lasers de fibra de 6000W.

Parâmetros de corte

Observação:

1. Nos dados de corte, o diâmetro do núcleo da fibra de saída do laser de 6000W é de 50 mícrons;
2. Os dados de corte utilizam a cabeça de corte Jiaqiang com uma relação óptica de 100/125 (distância focal da lente de colimação/focalização);
3. Gás auxiliar de corte: oxigênio líquido (pureza 99,99%) nitrogênio líquido (pureza 99,999%);
4. A pressão do ar nesses dados de corte refere-se especificamente à pressão do ar monitorada na cabeça de corte;
5. Devido às diferenças na configuração do equipamento e no processo de corte (máquina-ferramenta, refrigeração a água, ambiente, bocal de corte, pressão do gás, etc.) utilizados por diferentes clientes, estes dados são apenas para referência.

Principais fatores que influenciam a qualidade do corte a laser

1. Potência de saída do laser e modo de feixe

A potência de saída e o modo do feixe do laser impactam significativamente a qualidade do corte. Uma potência maior costuma ser necessária para materiais mais espessos, mas a distribuição do modo do feixe ao longo da seção transversal é igualmente vital. Um foco ideal garante maior densidade de potência, resultando em qualidade de corte superior. No entanto, manter modos de feixe consistentes durante toda a vida útil do laser exige atenção a fatores como as condições dos elementos ópticos e a mistura de gases de trabalho do laser.

2. Ajuste da posição de foco

O ajuste preciso da posição do foco em relação à superfície da peça é essencial para obter a qualidade de corte desejada. Manter uma posição relativa constante garante um desempenho de corte estável. A posição ideal do foco resulta em fendas menores, maior eficiência e velocidade de corte aprimorada. Os ajustes normalmente posicionam o foco logo abaixo do bocal, com a distância entre o bocal e a superfície da peça geralmente em torno de 1,5 mm. A escolha da lente com a distância focal adequada é crucial; distâncias focais menores são adequadas para o corte em alta velocidade de materiais finos, enquanto distâncias focais maiores são melhores para o corte de peças espessas.

3. Velocidade de corte

A velocidade de corte está diretamente relacionada à densidade de potência do laser. O aumento da densidade de potência melhora a velocidade de corte, embora esta seja inversamente proporcional à densidade e à espessura do material. Os fatores que influenciam a velocidade de corte incluem o nível de potência, o modo do feixe, o tamanho do ponto focal, as propriedades do material e a espessura do material. Para aumentar a velocidade de corte, é necessário aumentar a potência dentro de uma determinada faixa, otimizar o modo do feixe, reduzir o tamanho do ponto focal e selecionar materiais com baixa densidade e energia de evaporação inicial.

4. Pressão do gás auxiliar

A pressão do gás auxiliar desempenha um papel vital no corte a laser, principalmente para proteger as lentes, remover detritos e aumentar a eficiência do corte. A escolha do gás (como ar comprimido, gás inerte ou gás ativo) depende do material a ser cortado. Gases ativos como o oxigênio facilitam as reações de oxidação, aumentando a velocidade de corte. Uma pressão de gás mais alta é necessária para evitar a aderência de escória durante o corte em alta velocidade de materiais finos, enquanto pressões mais baixas são preferíveis para reduzir a formação de resíduos plásticos na aresta de corte.

Como encontrar o equilíbrio entre potência e velocidade

Encontrar o equilíbrio perfeito entre velocidade e potência pode ser um processo meticuloso. Mesmo pequenos ajustes podem impactar drasticamente a qualidade do corte. A melhor combinação exige cortes de teste cuidadosos, experimentação e um olhar atento aos detalhes. É um processo de aprendizado contínuo, já que diferentes materiais e geometrias complexas geralmente exigem configurações específicas.

1. Compreender o material

Diferentes materiais reagem de forma diferente ao corte a laser. Fatores como espessura, densidade e composição afetam a forma como a potência e a velocidade devem ser ajustadas.

• Materiais finos geralmente requerem menor potência e maior velocidade.
• Materiais espessos geralmente necessitam de maior potência e menor velocidade.

2. Defina seus objetivos de corte

Identifique o que você pretende alcançar com o seu corte:

• PrecisãoAlta potência em baixa velocidade pode proporcionar um corte preciso.
• EficiênciaMenor potência em velocidades mais altas pode ser eficiente para projetos menos complexos.

3. Experimente com as configurações

Faça cortes de teste para encontrar as configurações ideais:

• Comece com as recomendações do fabricante.Comece com as configurações sugeridas pelo fabricante da máquina de corte a laser para o material específico.
• Ajuste incrementalmenteFaça pequenos ajustes na potência ou na velocidade e observe os efeitos na qualidade do corte.
  • Aumentando o poderResulta em cortes mais profundos, mas pode causar queimaduras ou carbonização.
  • Aumentando a velocidadeReduz o tempo de corte, mas pode resultar em cortes incompletos.

4. Monitore a qualidade do corte.

Avalie os resultados com base em:

• Qualidade da bordaProcure por bordas limpas e lisas, sem queimaduras ou derretimento.
• Profundidade de corteCertifique-se de que o laser corte o material completamente.
• Largura do corteMeça a largura do corte para garantir que ela atenda às especificações do seu projeto.

5. Utilize ferramentas de software

As máquinas de corte a laser modernas vêm com software que pode ajudar no ajuste das configurações:

• Otimização automáticaAlguns softwares podem sugerir automaticamente configurações ideais de potência e velocidade com base no material e no resultado desejado.
• Perfis e predefiniçõesSalvar configurações bem-sucedidas como perfis para uso futuro.

6. Equilibre potência e velocidade

Aqui estão algumas diretrizes gerais:

• Para materiais finosMenor potência (20-50%) e maior velocidade (70-100%).
• Para materiais espessosMaior potência (60-100%) e menor velocidade (10-40%).

Exemplo de fluxo de trabalho

1. Escolha o materialAcrílico de 3 mm.
2. Configurações do fabricanteComece com as configurações recomendadas (por exemplo, potência 50%, velocidade 50%).
3. Corte de testeFaça um pequeno corte e avalie.
4. AjustarSe as bordas estiverem muito queimadas, reduza a potência para 40% e aumente a velocidade para 60%. Se o corte não estiver completo, aumente a potência para 60% e reduza a velocidade para 40%.
5. RepitaContinue testando e ajustando até que o corte atenda aos seus padrões de qualidade.

Como encontrar a melhor solução de energia para corte a laser

Após discussão, podemos concluir que quanto maior a potência do laser de fibra, maior a espessura do metal que pode ser cortado. Os metais mais comuns para corte são aço carbono, aço inoxidável, latão e alumínio. A potência mais utilizada para corte a laser de fibra varia de 1 kW a 6 kW. No entanto, se desejar, a Krrass também pode fornecer lasers com potência superior a 6 kW, como 10 kW, 12 kW e até 20 kW.

Se máquina de corte a laser de fibra Seja qual for a aplicação, nossa equipe de especialistas possui a combinação ideal de conhecimento do setor e as ferramentas mais modernas para oferecer os melhores produtos e serviços do mercado.