Como obter uma borda brilhante e polida ao cortar chapas de aço a laser?

Para obter uma superfície de corte altamente reflexiva e livre de óxidos (conhecida como "corte de face brilhante") no corte a laser de chapas de aço (normalmente aço carbono), a chave é evitar completamente a oxidação durante o processo de corte.e utilizar parâmetros de corte finamente ajustados que removam completamente o material fundido. O corte a ar comum forma uma superfície áspera e acinzentada com uma camada de óxido. Para obter um corte com superfície brilhante, siga estes passos e princípios fundamentais:

Princípio Fundamental

A essência do corte de superfície brilhante é o "corte por fusão" em vez do "corte por oxidação".

Corte por oxidação (ar comum): utiliza-se oxigênio como gás auxiliar, provocando uma intensa reação exotérmica (combustão) entre o ferro e o oxigênio, produzindo uma grande quantidade de escória de óxido de ferro, resultando em uma superfície de corte áspera e de cor cinza-escura.

Corte por fusão (corte com acabamento espelhado): Utiliza nitrogênio (N2) ou argônio (Ar) de alta pureza como gás auxiliar. O gás inerte é isolado do oxigênio, o laser funde apenas o metal e o gás de alta pressão remove a solução metálica pura, obtendo-se uma superfície prateada brilhante sem oxidação.

Elementos e etapas essenciais para obter um corte de superfície brilhante.

1. Gás auxiliar: deve ser utilizado nitrogênio de alta pureza.

• Requisitos de pureza: ≥ 99,99% (geralmente quatro noves ou mais). Pureza insuficiente pode causar oxidação residual, afetando o acabamento da superfície.
• Requisitos de pressão: muito altos. Dependendo da espessura da placa, geralmente é necessária uma pressão estável de 15 a 20 bar (cerca de 1,5 a 2,0 MPa) ou até mesmo superior. É preciso usar um tanque de nitrogênio líquido ou um gerador de nitrogênio com grande vazão, pois um compressor de ar comum não atende a essa necessidade.
• Função: remover o metal fundido, resfriar a junta de corte, isolar o oxigênio.

2. Potência e modo do laser: necessita de alta potência e feixe de alta qualidade.

• Requisitos de potência: Para obter cortes com superfície brilhante, geralmente é necessária uma potência de laser mais alta. Por exemplo, cortar uma superfície brilhante de aço carbono de 6 mm com um laser de 4000 W será mais fácil e eficaz do que cortar chapas comuns com a mesma espessura. Potência insuficiente resultará em velocidade de corte muito lenta e acúmulo de calor, o que afetará a qualidade.
• Qualidade do feixe: o laser monomodo ou quase monomodo, devido à sua densidade de energia mais concentrada e ponto focal menor, apresenta vantagens inerentes no corte de superfícies brilhantes em comparação com o laser multimodo, permitindo obter uma seção mais fina e brilhante.

3. Parâmetros de corte: ajuste fino

Os seguintes parâmetros precisam ser otimizados com precisão de acordo com o equipamento e as condições do gás:

• Velocidade de corte: Comparada ao corte com oxigênio, a velocidade será significativamente reduzida. Se a velocidade for muito alta, o material fundido não será expelido completamente e haverá acúmulo de escória na parte traseira; se a velocidade for muito baixa, a entrada de calor será excessiva e a chapa poderá superaquecer e mudar de cor.

Seleção e altura do bico:

• Diâmetro do bocal: geralmente, escolhe-se um diâmetro de bocal maior (como φ3mm ou φ4mm) para se adaptar à alta pressão e ao grande fluxo de nitrogênio, garantindo que o fluxo de ar seja estável e cubra toda a fenda.
• Altura do bocal: Precisa ser controlada com precisão, geralmente um pouco mais alta do que quando se usa oxigênio para formar uma boa cortina de ar de proteção.
• Posição do foco: O foco geralmente é ajustado na superfície da placa ou ligeiramente abaixo dela, e a melhor posição precisa ser determinada experimentalmente para obter a fenda mais estreita e brilhante.
• Modulação de potência/frequência de pico: Para algumas chapas mais espessas, o uso do modo de corte por pulso apropriado ajuda a controlar a entrada de calor para obter um melhor efeito de superfície brilhante.

4. Requisitos do Conselho

• Limpeza da superfície: óleo, ferrugem e revestimentos na superfície da placa afetam o efeito de corte e devem ser removidos previamente.
• Material uniforme: Material irregular resulta em efeitos de brilho inconsistentes.

Resumo do processo operacional

1. Preparação:Certifique-se de usar nitrogênio de alta pureza e um sistema de fornecimento de gás de alta pressão. Limpe a superfície da chapa.

2. Selecione o bico:Instale um bocal de grande diâmetro adequado para corte com nitrogênio de alta pressão (como φ3mm).

3. Configuração de parâmetros:Selecione o modo “Corte com nitrogênio” ou “Corte com superfície brilhante” no software de controle de corte. Insira o material da chapa (aço carbono) e a espessura.

4. Pontos-chave de ajuste de referência:

• O gás auxiliar foi configurado para N2.
• A pressão do gás é ajustada para a faixa de alta pressão (por exemplo, para aço carbono de 6 mm, tente primeiro a partir de 18 bar).
• Reduzir significativamente a velocidade de corte (pode ser corte com oxigênio com espessura reduzida a 1/3 ou 1/2 da velocidade).
• Ajuste o foco e a altura do bico adequadamente.

5. Corte experimental e otimização:Primeiro, utilize pequenos gráficos ou sobras de material para fazer cortes de teste. Seção de observação:

• Se a parte superior estiver brilhante e a parte inferior apresentar escória preta ou suspensa, isso pode indicar uma velocidade de operação muito alta ou pressão de ar insuficiente.
• Se toda a seção estiver amarela ou oxidada: a pureza do nitrogênio não é suficiente ou a pressão está muito baixa, e há mistura de oxigênio.
• Se o corte não estiver transparente ou a escória estiver muito aderida: potência insuficiente, velocidade muito alta ou posição do foco incorreta.

6. Corte formal:Após a conclusão da otimização dos parâmetros, realiza-se o corte formal.

Considerações e limitações

• Custo mais elevado:Uma grande quantidade de nitrogênio de alta pureza é consumida, a velocidade de corte é lenta e o custo unitário é muito maior do que o do corte com oxigênio.
• Limite de espessura:O efeito de superfície brilhante piora com o aumento da espessura. Geralmente, funciona melhor em chapas de aço carbono de espessura média e fina (1-12 mm). Quando a espessura da chapa excede a capacidade do equipamento, torna-se difícil obter uma superfície brilhante perfeita.
• Requisitos de equipamento:A potência do laser, a qualidade do feixe, a estabilidade da máquina e o sistema de fornecimento de gás têm requisitos mais elevados.
• Aplicação principal:Utilizado para atender aos requisitos de aparência, soldagem e qualidade de pintura da peça, como painéis de elevadores, peças mecânicas de precisão, peças de acabamento, etc., evitando o processo subsequente de retificação.

Em resumo, para recortar a superfície brilhante, lembre-se dos três elementos: nitrogênio de alta pressão e alta pureza, alta potência e bom feixe, e parâmetros de ajuste fino em baixa velocidade.Recomenda-se obter uma tabela de parâmetros básicos para um modelo e espessura específicos junto ao fabricante do equipamento e utilizá-la como base para ajustes finos no local.