1. O efeito da velocidade de corte na qualidade do corte
Para uma dada densidade de potência do laser e material, a velocidade de corte segue uma fórmula empírica. Enquanto o limiar estiver acima do limite de aprovação, a velocidade de corte do material é proporcional à densidade de potência do laser, ou seja, o aumento da densidade de potência aumenta a velocidade de corte. A densidade de potência aqui mencionada está relacionada não apenas à potência de saída do laser, mas também à qualidade do feixe. Além disso, as características do sistema de focalização do feixe, isto é, o tamanho do ponto após a focalização, também têm um grande impacto no corte a laser.
O máquina de corte a laser de fibra A velocidade de corte é inversamente proporcional à densidade (gravidade específica) e à espessura do material a ser cortado. Mantendo-se os demais parâmetros constantes, os fatores que aumentam a velocidade de corte são: aumentar a potência (dentro de uma determinada faixa, como 500 a 2000 W); melhorar o modo do feixe (por exemplo, de um modo de alta ordem para um modo de baixa ordem até TEM00); reduzir o tamanho do ponto focalizado (como, por exemplo, com lentes de curta distância focal); cortar materiais com baixa energia de evaporação inicial (como plástico, plexiglass, etc.); cortar materiais de baixa densidade (como pinho branco, etc.); cortar materiais finos.
Especialmente para materiais metálicos, a velocidade de corte a laser pode ter uma faixa de ajuste relativa, mantendo outras variáveis do processo constantes e garantindo uma qualidade de corte satisfatória. Essa faixa de ajuste é ligeiramente maior do que no corte de metais finos. Às vezes, uma velocidade de corte mais lenta também pode causar a abrasão do material de fusão a quente na superfície da peça, resultando em uma superfície de corte áspera.
2. O efeito do ajuste da posição de foco na qualidade do corte
Como a densidade de potência do laser influencia significativamente a velocidade de corte, a escolha da distância focal da lente é crucial. Após o feixe de laser ser focalizado, o tamanho do ponto focal é proporcional à distância focal da lente. Ao ser focalizado por uma lente de curta distância focal, o tamanho do ponto focal é pequeno e a densidade de potência no foco é alta, o que é vantajoso para o corte de materiais. No entanto, sua desvantagem reside na curta profundidade de foco e na pequena margem de ajuste, sendo geralmente mais adequada para o corte de materiais finos em alta velocidade. Já as teleobjetivas, por possuírem uma ampla profundidade de foco, são adequadas para o corte de peças espessas, desde que a densidade de potência seja suficiente.
Após determinar qual lente de distância focal usar, a posição relativa do foco em relação à superfície da peça é crucial para garantir a qualidade do corte. Devido à alta densidade de potência no foco, na maioria dos casos, a posição do foco no momento do corte está exatamente na superfície da peça ou ligeiramente abaixo dela. Garantir uma posição relativa constante do foco em relação à peça durante todo o processo de corte é uma condição importante para obter uma qualidade de corte estável. Às vezes, a lente aquece devido a uma refrigeração inadequada, causando uma alteração na distância focal, o que exige um ajuste imediato da posição do foco.
Quando o foco está numa posição melhor, a fenda é menor e a eficiência é maior, e uma melhor velocidade de corte pode resultar em melhores resultados de corte.
Na maioria das aplicações, o foco do feixe é ajustado logo abaixo do bocal. A distância entre o bocal e a superfície da peça de trabalho é geralmente de cerca de 1,5 mm.
3. Influência da pressão do gás auxiliar na qualidade do corte
Em geral, é necessário o uso de gás auxiliar para o corte de materiais, e o problema reside principalmente no tipo e na pressão desse gás. Normalmente, o gás auxiliar é ejetado coaxialmente ao feixe de laser, protegendo a lente da contaminação e removendo a escória na parte inferior da zona de corte. Para materiais não metálicos e alguns materiais metálicos, utiliza-se ar comprimido ou gás inerte para tratar os materiais fundidos e evaporados, evitando a queima excessiva na zona de corte.
Na maioria dos cortes a laser de metal, utiliza-se um gás reativo (como o O2) para gerar uma reação exotérmica de oxidação com o metal quente. Esse calor adicional pode aumentar a velocidade de corte em 1/3 a 1/2.
A pressão do gás é um fator extremamente importante para garantir um bom desempenho do gás auxiliar. Ao cortar materiais finos em altas velocidades, é necessária uma pressão de gás mais alta para evitar que a escória grude na parte de trás do corte (a escória quente também danificará o acabamento da peça). Quando a espessura do material aumenta ou a velocidade de corte diminui, a pressão do gás deve ser reduzida adequadamente. Para evitar que o acabamento plástico fique fosco, também é preferível cortar com uma pressão de gás mais baixa.
A prática de corte a laser demonstra que, quando o gás auxiliar é o oxigênio, sua pureza tem um impacto significativo na qualidade do corte. Uma redução de 2% na pureza do oxigênio reduz a velocidade de corte em 50% e resulta em uma qualidade de corte significativamente pior.
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