Máquina de Corte a Laser: Como Funciona e O Que Comprar

Um máquina de corte a laser concentra um feixe de alta energia sobre o metal, derretendo uma estreita largura de corte enquanto o gás de assistência expulsa o material fundido do corte. A compra de uma máquina se resume a quatro decisões: material e espessura, chapa ou tubo, potência do laser e configuração da mesa. Este guia aborda cada uma delas em ordem.

O que realmente acontece no cabeçote de corte

O feixe sai da fonte de laser, percorre a fibra até o cabeçote de corte e passa por uma lente de focalização que o concentra em um ponto na superfície da peça. O metal nesse ponto aquece além do ponto de fusão em milissegundos. O gás de assistência, fornecido coaxialmente pelo bico, faz o restante do trabalho: ele ejeta o material fundido para baixo e impede que a fusão se solde novamente atrás do feixe.
O gás utilizado altera os custos da operação mais do que a maioria dos compradores espera na fase de orçamento.

• O oxigénio reage exotermicamente com o aço carbono, acrescentando energia ao corte. Permite cortar aço macio mais espesso com menor potência de laser, à custa de uma borda oxidada que normalmente precisa de tratamento antes da pintura ou soldadura.
• O nitrogênio não reage. Ele protege a fusão e deixa uma borda brilhante, sem óxidos, no aço inoxidável e no alumínio; por isso, os fabricantes que cortam aço inoxidável arquitetônico ou para uso alimentício o utilizam quase exclusivamente. O consumo é alto e aparece na conta mensal de gás.
• O ar comprimido fica entre os dois em termos de custo e qualidade da borda e funciona em materiais finos, nos quais o volume de material fundido é pequeno.

O controlador CNC coordena a altura do cabeçote acima da chapa (sensoriamento capacitivo), o movimento dos eixos, a válvula de gás e a potência do laser em um único perfil de movimento. Problemas de qualidade de corte que parecem ser “problemas de laser” frequentemente são problemas de acompanhamento de altura ou da condição do bico.

Fibra, CO2 e por que o tipo de fonte determina a maior parte do restante

O corte industrial mais antigo dependia de lasers de CO2, que emitem em aproximadamente 10,6 micrômetros. Os lasers de fibra emitem perto de 1,06 micrômetros. Essa diferença de uma ordem de grandeza no comprimento de onda determina quase todas as distinções práticas entre os dois.

Em comparação com os sistemas de transmissão por espelhos que dominavam a fabricação metalúrgica há uma geração, as máquinas de fibra eliminam da rotina semanal toda uma categoria de manutenção: o alinhamento do trajeto do feixe. Esse é o principal motivo pelo qual o portfólio de corte da HWlEiC Laser é baseado em fontes de fibra, em vez de uma linha mista.
O plasma e o jato de água ainda mantêm espaço nos extremos. O plasma é mais barato por hora em chapas grossas quando a tolerância de borda é ampla. O jato de água corta qualquer coisa, incluindo materiais que um laser não consegue cortar, e não introduz zona afetada pelo calor. O laser vence na faixa intermediária: chapas e metais estruturais nos quais você precisa de tolerâncias repetíveis e bordas limpas sem usinagem secundária.

Quatro famílias de máquinas e quais peças se enquadram em cada uma

HWlEiC A Laser organiza seus equipamentos de corte pelo que é colocado na mesa, e não pela classe de potência. Adequar sua combinação de peças à família correta é uma decisão cuja reversão é cara.

Duas observações práticas sobre a leitura dessa tabela. Primeiro, uma máquina combinada é um compromisso por definição: o acessório para tubos compartilha o pórtico com a mesa para chapas, portanto, uma demanda simultânea intensa em ambos criará fila. Empresas que trabalham com tubos por mais de cerca de um terço do tempo geralmente acabam querendo uma máquina dedicada para tubos. Segundo, a família K40 de mesa pertence a um universo totalmente diferente — gravação de peças pequenas, não corte de metal para produção — e não deve ser comparada às séries industriais acima dela.

Plataforma única, mesa de troca ou totalmente fechada

O tempo de operação do feixe é apenas parte do ciclo. A outra parte envolve carregar, descarregar e retirar as peças do plano de corte anterior.
Plataforma única (séries A, F e FT). Uma mesa. O operador carrega, a máquina corta, o operador descarrega e o feixe permanece inativo durante todo o tempo em que a porta está aberta. Em oficinas que trabalham com pequenos lotes variados e trocas frequentes de programa, esse tempo de inatividade acaba sendo absorvido pelo próprio preparo.
Mesa de troca (Séries E, P, PT). Dois pallets. Um fica sob o feixe enquanto o outro é descarregado e recarregado fora do enclausuramento. O ganho aumenta conforme sua produção é mais repetitiva: em longas séries do mesmo plano de corte, as mesas de troca recuperam uma parcela significativa do turno; em fabricação de peças únicas com longas pausas de programação, o retorno do investimento se prolonga.
Fechamento completo (séries P, PT). Exigido na maioria das jurisdições quando se passa para classes de maior potência e útil, de qualquer forma, para contenção de fumos e operação Classe 1. O invólucro também limita como materiais superdimensionados são inseridos, algo que vale verificar em relação ao layout da sua ponte rolante antes de fazer o pedido.

Escolher a potência sem ter uma tabela de espessuras à sua frente

Os compradores muitas vezes começam com uma meta: “Preciso cortar aço carbono de 20 mm; de quantos quilowatts preciso?” A resposta honesta é que o número depende do gás auxiliar, do bico, do grau e das condições da superfície do material e da qualidade de borda que você aceita. Além disso, qualquer espessura divulgada por um fabricante é um valor máximo obtido em condições favoráveis, não uma taxa de produção.
Uma sequência mais útil:

1. Use a sua lista real de peças dos últimos seis meses, não a lista desejada. Ordene por material e espessura, por volume, e não pela peça isolada mais difícil.
2. Identifique a espessura que representa aproximadamente 80% do seu tempo de produção. Dimensione a máquina para a processar de forma confortável e rápida.
3. Verifique quanto custa subcontratar as restantes peças pesadas. Muitas vezes, esse custo de subcontratação é inferior à diferença de preço entre classes de potência, acrescida do azoto adicional que irá consumir.
4. Peça ao fabricante uma tabela de capacidade de corte vinculada à configuração exata de fonte, cabeçote e gás que está sendo cotada, com as velocidades indicadas junto às espessuras.
5. Peça um corte de amostra no seu próprio material, proveniente da bobina ou chapa do seu próprio fornecedor. Os certificados de fábrica variam, tal como o resultado.
6. Confirme a alimentação elétrica, a capacidade do chiller e a qualidade do ar comprimido que as suas instalações realmente conseguem fornecer antes de a máquina ser enviada.

Uma análise mais detalhada da máquina de corte a laser de fibra G8025 6KW

A G8025 6KW é uma configuração de corte a laser de fibra de grande formato da série G da HWlEiC Laser, utilizada no processamento de metais e na fabricação relacionada à construção naval, em aplicações nas quais as chapas excedem as dimensões comportadas por uma mesa padrão de 3000 × 1500 mm.
O que está confirmado no material publicado da HWlEiC Laser:

• Fonte de laser: fibra de 6 kW
• Posicionamento da série: Série G, corte a laser de grande formato, voltada para fabricação industrial pesada
• Recurso da série: dimensões de trabalho personalizáveis, razão pela qual a linha G apresenta modelos específicos ao lado de uma opção personalizável
• Campo de aplicação em serviço: processamento de metais e fabricação relacionada à construção naval

O que não é publicado e o que você deve, portanto, solicitar por escrito antes de fazer o pedido:

• Área de trabalho em milímetros para esta designação específica
• Precisão de posicionamento e repetibilidade de posicionamento
• Espessura máxima de corte por material a 6 kW com cada gás auxiliar
• Valores de avanço rápido e aceleração
• Capacidade de carga da mesa, relevante se você estiver cortando chapas espessas neste formato

Observe que o G8025 não está entre os três números de modelo publicados na página da série G (G9020, G12030, G15530). A documentação informa que a série G oferece dimensões de trabalho personalizáveis, portanto uma configuração sob encomenda é a explicação provável. Ainda assim, confirme a área de trabalho exata em vez de deduzi-la da designação do modelo. As convenções de nomenclatura de modelos não são padronizadas no setor e nunca devem ser interpretadas como garantia das dimensões.

Para a maioria dos fabricantes de chapas metálicas, uma máquina da classe de 6 kW em grande formato ocupa uma posição específica no mercado: potência suficiente para que o corte com nitrogênio em aço inoxidável de espessura média permaneça produtivo e mesa suficiente para processar chapas que, de outra forma, precisariam ser pré-cortadas. Se suas chapas raramente excedem o tamanho padrão, a mesma potência no formato das séries F, E ou P custará menos para comprar e ocupará menos espaço no chão de fábrica.

Seis erros que surgem após a instalação

1. Dimensionar a potência para a peça excepcional. O suporte de 25 mm que você produz duas vezes por ano não deve definir seu orçamento de capital. Ele deve definir sua lista de terceirização.
2. Orçar a máquina sem considerar o gás. O consumo de nitrogênio em volumes de produção é um item recorrente. As oficinas que descobrem isso após o comissionamento começam discretamente a transferir trabalhos para o oxigênio e a aceitar a borda oxidada.
3. Ignorar a etapa de descarregamento do ciclo. Uma máquina mais rápida que ainda precisa esperar por uma empilhadeira não resolveu o gargalo. Às vezes, a compra mais adequada é uma máquina com mesa de troca e menor potência, em vez de uma com mesa única e maior potência.
4. Tratar o trabalho com tubos como algo a acrescentar mais tarde. O corte de tubos numa máquina combinada compete com o trabalho em chapa pelo mesmo pórtico. Se os tubos são essenciais para o seu produto, merecem uma máquina das séries T, TE ou K própria.
5. Ignorar a inspeção na fábrica. Testar a máquina com as suas peças antes de ser enviada é mais barato do que diagnosticá-la após a sua chegada. O processo de suporte da HWlEiC Laser inclui inspeção na fábrica e testes da máquina; utilize-o em vez de o dispensar para poupar uma deslocação.
6. Aceitar um padrão de aprovação verbal. Documente como deve ser um corte aprovado — acabamento da borda, perpendicularidade, escória, repetibilidade ao longo de um padrão de teste definido — e anexe-o ao contrato.

Certificações: o que solicitar e o que significam

HWlEiC A Laser apresenta publicamente a certificação do sistema de gestão da qualidade ISO 9001:2015 e as conformidades CE e RoHS.
A ISO 9001:2015 é uma norma de sistema de gestão. Certifica que existem processos documentados e que estes são seguidos no projeto, na produção e nas ações corretivas. Não é uma norma de desempenho do produto e não certifica que qualquer máquina individual cumpre uma especificação de corte — uma distinção importante de compreender quando um fornecedor oferece um certificado em vez de um resultado de teste.
A conformidade CE trata da conformidade com as diretivas europeias aplicáveis, o que, para equipamentos de corte a laser, abrange a segurança de máquinas e, para sistemas fechados, a classificação de segurança laser. A RoHS trata das substâncias restritas no próprio equipamento.

Os números dos certificados e as organizações emissoras não são publicados em HWlEiC da Laser. Durante a avaliação, solicite cópias dos próprios certificados, com seus números e órgãos emissores. Essa solicitação é comum, e qualquer fabricante consolidado deve atendê-la sem dificuldade.

Perguntas frequentes

Q: Can a fiber laser cutting machine cut copper and brass?

R: Sim, com proteção adequada do cabeçote e configurações de processo apropriadas. Metais reflexivos enviam mais energia de volta à óptica do que o aço, por isso a proteção contra reflexão de retorno é importante. Confirme se a configuração específica do cabeçote e da fonte apresentada no orçamento é adequada para os materiais reflexivos que você processa.

P: Quanto custa uma máquina de corte a laser?

R: A HWlEiC Laser não divulga preços. O custo depende da potência do laser, da área de trabalho, da configuração da máquina, dos requisitos de automação e da aplicação do material, por isso o orçamento exige uma avaliação personalizada. Peça que o orçamento discrimine separadamente a fonte, o tipo de mesa, o fechamento e a automação, para que você possa comparar as propostas em condições equivalentes.

P: Qual é a diferença entre uma máquina com mesa de troca e uma máquina de plataforma única?

R: Uma máquina com mesa de troca tem dois paletes, de modo que um pode ser carregado e descarregado fora do fechamento enquanto o outro está sob o feixe. Uma máquina de plataforma única tem uma mesa, e o laser fica inativo durante o carregamento. As séries E, P e PT usam plataformas de troca; as séries A, F e FT usam plataformas únicas.

P: Preciso de uma máquina separada para corte de tubos?

R: Não necessariamente. As séries ET, FT e PT processam chapas e tubos em uma única máquina. Se o trabalho com tubos representa uma parcela grande e constante da sua produção, uma máquina dedicada para tubos das séries T, TE ou K evita conflitos de programação entre as duas cargas de trabalho.

P: Que manutenção uma máquina de corte a laser de fibra precisa?

R: Os itens de rotina incluem inspeção e substituição do bico, verificação do vidro de proteção, limpeza das lentes, verificação das condições do líquido de arrefecimento do chiller e troca de filtros, além da lubrificação das guias e cremalheiras. A transmissão por fibra elimina a rotina de alinhamento dos espelhos exigida pelos sistemas com trajetos ópticos por espelhos, reduzindo significativamente o trabalho de manutenção programada.

P: Que potência preciso para cortar aço macio de 10 mm?

R: A resposta depende do gás assistente, do bico, do tipo de material e da qualidade de borda exigida; portanto, não há um único valor de quilowatts que se aplique universalmente. Solicite uma tabela de capacidade de corte vinculada à configuração exata cotada e valide-a com um corte de amostra no seu próprio material.

P: As máquinas HWlEiC Laser são certificadas?

R: A HWlEiC Laser exibe publicamente a certificação do sistema de gestão da qualidade ISO 9001:2015, juntamente com a conformidade com CE e RoHS.