Os Processos mecânicos

Processo de Corte à Laser

Arlen Rodrigues do Nascimento        matrícula: .................

Matheus Oselame        matrícula: 0244985

        

Professor Ismael Sgarabotto

20 de junho de 2018

1. Objetivo

         Apresentar de forma explicativa o processo de corte à raio laser em chapas de uma das indústrias da região, vantagens e desvantagens, alguns pontos e peças indispensáveis na máquina.

2. Revisão Teórica

         A máquina de corte a laser é um equipamento que utiliza alta tecnologia. As capacidades de corte, ou seja, as espessuras das chapas metálicas que podem ser trabalhadas dependem basicamente do tipo de material e da potência do laser a ser empregado.
         O Laser, “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, é um sistema que produz um feixe de luz, que são partículas de luz (fótons) coerentes e concentrados através de estimulações eletrônicas ou transmissões moleculares para níveis mais baixos de energia em um meio ativo. Quando aplicado neste processo percebe-se que a alta densidade de energia do laser faz a fusão e evaporação do material cortado em locais precisos, devido ao elevado gradiente térmico que o laser consegue gerar. Esta tecnologia foi criada em 1960 por Theodore Maiman. Na ocasião, o físico americano estimulou átomos de rubi a emitir luz concentrada. Desde então, o laser evoluiu e atualmente é empregado em aparelhos caseiros, cirúrgicos, industriais, militares e espaciais.
        Este tipo de corte funciona integradamente a um sistema CAD/CAM, onde um projeto é visto e revisto detalhadamente e utilizado como orientação no material que será feito o processo de corte.

3. Procedimento Experimental

         Para se iniciar o procedimento, a empresa recebe um desenho em CAM, onde mostra o tipo de chapa de metal a ser cortada, espessuras e medidas requisitadas pela empresa. A empresa utiliza diversos tipos de espessuras e tamanhos. São eles:
        Aço 1020: 0,45mm / 0,90mm / 1,20mm / 1,50mm / 1,90mm ( Chapa Fina Fria )
1,50mm / 2,00mm / 2,25mm / 2,65mm / 3,20mm / 3,75mm / 4,25mm / 4,75mm / 6,35mm / 8,00mm / 9,50mm / 12,7mm / 16,00mm / 19,00mm ( Chapa Fina Quente )

        Aço Galvanizado
        0,50mm / 0,95mm / 1,25mm / 1,55mm / 1,95mm / 2,70mm

        Aço Inox 304
        0,60mm / 0,80mm / 1,00mm / 1,20mm / 1,50mm / 2,00mm / 2,50mm / 3,00mm / 4,00mm / 5,00mm / 6,35mm / 8,00mm / 9,50mm / 12,7mm

        Figura 1: É assim que o cliente envia o produto para a empresa, sendo que cada cor é um tipo de peça e que a parte azul escura é a sobra de material.

                      [pic 2]


        No processo de corte a laser, um dispositivo chamado soprador ou tubo selado, é um tipo de turbina que gira a 900hz e faz circular CO2 dentro de um tubo de vidro onde existem dois eletrodos, um anodo (+) e outro catodo (-) ligados a uma fonte de alta-tensão, geralmente de 10mA até 40mA.     Esses dois eletrodos criam um campo elétrico que aumenta a energia do mesmo gás dentro do tubo fazendo com que os elétrons dos átomos que formam o CO2 se excitam e mudam de nível orbital, passando a girar em níveis mais extremos. Porém, este não é o caso da empresa que visitamos. Esta empresa usa um ressonador a laser de fibra ótica. O ressonador da mesma forma que o tubo selado tem CO2 e o agita e os espelhos conduzem até o cabeçote de corte.












Figura 2: Ressonador

                [pic 3]

Figura 3 e 4: Tubo selado e como funciona esquematizado.


[pic 4]     [pic 5]


        Figura 5: Para que o corte seja feito, um gerador de alta potência produz um raio que é levado para a cabeça de corte, que direciona o feixe de laser por um caminho ótico (através de espelhos ajustáveis). O raio, que até então apresentava baixa densidade de energia, atravessa uma lente de foco que ajusta a intensidade e o tamanho do feixe. Quando chegar ao cabeçote da máquina laser, a luz é concentrada através de lentes num único ponto, este direcionamento da luz laser, ocorre em um diâmetro inferior a 0,25mm.






        Figura 6 e 7: Espelhos e bico de corte.

        [pic 6]                          [pic 7]


        Figura 8: O feixe focado passa a apresentar uma alta densidade de energia e é direcionado para o material a ser trabalhado. Assim é efetuado o corte. A densidade energética do feixe é tão grande que “derrete” o material na linha de corte.
Em alguns milésimos de segundo a máquina de corte a laser executa o trabalho. O sistema permite que projetos complexos, cheios de detalhes e ângulos difíceis, sejam realizados de forma perfeita.

                        [pic 8]