Tópico técnico: Evite rebarbar ao cortar chapas de metal a laser

Jun 12, 2023

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A fabricação de metal de precisão foi muito além da métrica de polegada por minuto (IPM) no corte a laser. Claro, há rumores sobre como alguns dos sistemas mais recentes cortam chapas grossas tão rapidamente que é difícil de acreditar. Alguns participantes da última FABTECH espiaram pelas janelas esverdeadas das máquinas a laser de fibra de 20 kW, apenas para ter certeza de que o que observaram nas telas de TV adjacentes à máquina era real. Na verdade, a conversa se concentrou menos na velocidade e mais em como as bordas eram limpas.

A rebarbação continua sendo o calcanhar de Aquiles da produtividade de corte e dobra. Um fabricante pode mergulhar fundo na automação, com empilhamento automatizado de peças após o corte e dobra automatizada por meio da prensa dobradeira, dobradeira ou dobradeira de painel. No meio de tudo isso, alguém classifica e alimenta manualmente os espaços em branco que requerem rebarbação. Algumas fábricas contam com o operador de laser para classificar quais peças em branco precisam ser rebarbadas e quais não precisam, dependendo da qualidade da aresta de corte e dos requisitos do trabalho.

Máquinas de rebarbação alimentadas por robôs estão surgindo no mercado, então opções automatizadas estão se tornando disponíveis. Dito isso, a melhor solução é obter uma borda sem rebarbas para começar.

Os feixes de laser de fibra de hoje oferecem vários perfis de densidade de potência, bem como padrões oscilantes para obter bordas de corte melhores. Novas misturas de gás auxiliar também estão ajudando a melhorar as arestas. Com toda essa nova tecnologia, no entanto, ajuda a entender exatamente o que torna uma aresta de corte sem rebarbas. Rebarbas, ou escória, acontecem quando o metal fundido do corte solidifica antes que possa ser evacuado.

Tudo se resume a saber como o gás auxiliar, o feixe (incluindo seu foco) e o material interagem. Um ponto de foco muito alto na espessura do material deixa escória pontiaguda; novamente, o metal derrete e tenta evacuar, mas depois "congela" perto do fundo antes que o gás auxiliar tenha a chance de limpá-lo do fundo. Um ponto de foco muito baixo dentro do material; espessura pode levar a velocidades de corte mais baixas e escória semelhante a rebordo. Enterrado no entalhe, o foco derrete muito material que, mais uma vez, o gás auxiliar tem dificuldade em evacuar a tempo antes de "congelar" no local na parte inferior do corte.

O ponto de foco é apenas parte da equação; a outra parte é o gás auxiliar. Com o advento da geração de nitrogênio na oficina e potências de laser ultraaltas, mais oficinas do que nunca estão contando com o gás auxiliar de nitrogênio para corte, em vez de lidar com os óxidos que sobraram do corte com oxigênio. Alguns agora usam uma mistura de gás auxiliar, como nitrogênio com um toque de oxigênio, enquanto outros ainda usam ar de oficina ultra-seco (novamente, nitrogênio com um toque de oxigênio). Gases de assistência específicos produzem resultados específicos, mas a ideia é aumentar a temperatura dentro do corte para dar tempo para o metal fundido evacuar, resultando em uma aresta de corte limpa - ou pelo menos limpa o suficiente para não exigir rebarbação. Alguns relatam que tais misturas eliminam as chamadas rebarbas de fibra, mesmo em materiais susceptíveis a impurezas, como o alumínio.

Tudo isso interage com a velocidade de corte. Por exemplo, uma mistura de gás pode aumentar a temperatura até certo ponto, mas diminuir a velocidade de corte também aumenta a temperatura – às vezes em um grau extremo. Diminua demais o deslocamento e o laser começa a ablacionar ou vaporizar o metal, o que, por sua vez, perturba a dinâmica do fluxo de gás auxiliar, levando novamente à escória. Neste caso, aumentar ligeiramente a velocidade de corte reduz ligeiramente o calor e a ablação resultante, permitindo que o gás auxiliar flua conforme pretendido através do kerf.

Os projetos dos bicos também desempenham um papel, assim como a consistência do fluxo de gás em todo o sistema e, é claro, a manutenção geral do sistema. Nestes dias de alta potência do laser, a limpeza consistente das lâminas tornou-se mais importante do que nunca. Um laser de fibra de alta potência pode cortar extraordinariamente rápido até que uma peça cortada seja soldada a ripas irregulares - um enigma que se torna ainda mais problemático em um ambiente automatizado.

As máquinas de rebarbação de peças planas nunca seguirão o caminho do dodô, é claro. Algumas peças precisam ter um certo acabamento granulado. Algumas peças precisam de microtabs para garantir a estabilidade do corte, especialmente em aplicações de estampagem de "movimento de folha", como máquinas de perfuração e combinação de perfuração/laser. Algumas aplicações requerem bordas arredondadas, que um laser simplesmente não pode produzir. E algumas geometrias de peças são simplesmente desafiadoras para qualquer laser cortar com perfeição.