Há apenas uma década, os cortadores a laser de fibra eram considerados especialistas em chapas finas. As lojas rapidamente descobriram que precisavam investir neles para competir, ou pelo menos cortar o material de medição. Para corte de chapas de alta qualidade, os lasers de CO2 ainda são a melhor opção. Claro, os lasers de fibra podiam cortar peças mais grossas, mas a qualidade não era ótima e sua vantagem de velocidade quase desapareceu ao cortar chapas muito grossas. Hoje, o mundo mudou.
A tecnologia de gás auxiliar percorreu um longo caminho em apenas alguns anos e é um dos principais contribuintes para o campo em rápida mudança do corte a laser. Os materiais das lentes e seu design foram aprimorados, assim como as cabeças de corte e os bicos. Os modernos sistemas de distribuição de feixe de laser de fibra podem lidar confortavelmente com enormes potências de fótons. Lasers de ultra-alta potência de 20, 30 e até 50 kW agora podem cortar placas grossas de forma rápida e limpa.
"Limpar" é a palavra-chave aqui. Se um laser faz sentido economicamente, depende do custo por peça. Hoje, os lasers de alta potência estão crescendo na área de corte de chapas de precisão. Se uma peça costumava ser cortada a plasma e depois rebarbada ou acabada em uma fresadora, agora isso pode ser feito em um laser de fibra.
A mistura auxiliar de gases ajuda a tornar tudo isso possível. Mesmo as placas mais grossas hoje não são processadas com oxigênio, mas com uma mistura de nitrogênio-oxigênio. A corrente de gás auxiliar ainda consiste principalmente de nitrogênio, um gás inerte que expele o metal fundido do corte, mas uma pequena porção de oxigênio fornece a reação química que ajuda a levar o corte até o fundo para obter uma borda livre de escória.
O suporte entre a superfície e o bocal foi feito tão pequeno que é quase inexistente, tudo para permitir um fluxo laminar de gases auxiliares através do corte para que a mistura nitrogênio-oxigênio possa funcionar conforme pretendido. No corte de chapas de precisão, a turbulência excessiva dos gases auxiliares é inimiga do corte a laser limpo.
As primeiras aplicações de mistura de gases surgiram há mais de uma década, não para aço espesso, mas para corte de alumínio sem escória. Steve Albrecht, presidente da Liberty Systems, com sede em Pewaukee, Wisconsin, fornecedora de geração de nitrogênio e mistura de gases, lembra-se de usar misturas de nitrogênio-oxigênio no início da década de 2010, não para lasers de fibra, mas para CO2 de 4 kW. sistema para cortar alumínio com 0,{8}} polegada de espessura.
"O alumínio tem uma camada de óxido na parte superior", diz Albrecht, "e você precisa queimá-la para evitar qualquer escória ou rebarbas. Como os engenheiros de aplicação descobriram, um fluxo de ar assistido por nitrogênio com uma dose de oxigênio ajuda a eliminar a dureza. para remover resíduos nas bordas do alumínio cortado a laser.
"Como um material mais macio, o alumínio tem algumas características únicas para corte a laser", diz David Bell, presidente da Witte Gas Control em Alpharetta, Geórgia, "A mistura de gases é útil. Se você cortar alumínio com oxigênio, você o queima. Se você cortar alumínio com oxigênio, você o queima. corte com nitrogênio, você obtém listras nas bordas. Misture os dois e você obterá um corte mais limpo.
À medida que os lasers de fibra começaram a dominar o mercado e a energia disponível continuou a crescer, as estratégias de gases auxiliares continuaram a evoluir. Os engenheiros de aplicação começaram a experimentar diferentes combinações de nitrogênio e oxigênio.
Como lembra Albrecht, quando os engenheiros começaram a obter bons resultados com níveis de oxigênio próximos de 20%, isso abriu a porta para o uso de ar ultra-seco para corte. Isso economizou muito dinheiro para o fabricante, especialmente considerando a quantidade de gás auxiliar consumido pelos primeiros lasers de fibra.
“Quando as primeiras fibras de 6 kW e 8 kW foram lançadas”, diz Albrecht, “foi aí que o corte com ar ultra-seco realmente começou a decolar.
No entanto, à medida que a potência do laser de fibra continuou a aumentar, a estratégia do gás auxiliar mudou. As condições de corte para os lasers de fibra de maior potência foram construídas em torno de misturas precisas de nitrogênio e oxigênio com baixo teor de oxigênio.
Os OEMs de cortadores a laser começaram a experimentar diferentes bicos e diferentes abordagens para obter um fluxo laminar suave de gases auxiliares em torno de um feixe mais potente. Os designs dos bicos foram otimizados. Algumas geometrias de bico retêm o gás na parte superior do metal. Outras técnicas utilizam “cortinas” de ar ao redor da coluna de gás auxiliar. Como explica Albrecht, esses métodos dependem do fabricante da máquina, mas todos trabalham com o mesmo objetivo: alcançar a melhor qualidade de corte com o menor custo por peça. Isto inclui a utilização de gases auxiliares e, em particular, encontrar a mistura ideal para melhorar a qualidade e a velocidade do corte.
