5 coisas que precisa de saber sobre o corte a laser de aço inoxidável

O aço inoxidável pode ser encontrado em todo o lado na nossa vida quotidiana, desde pequenos instrumentos cirúrgicos, talheres e utensílios de cozinha, a grandes materiais de construção e equipamento industrial. O corte a laser é preferido por cada vez mais processadores de aço inoxidável devido à sua elevada velocidade e precisão.

Este artigo abordará os conceitos básicos do corte a laser de aço inoxidável, as dificuldades de corte e os custos.

O que é o corte a laser de aço inoxidável?

O corte a laser de aço inoxidável é um processo em que um feixe laser de densidade de potência muito elevada incide sobre a superfície do aço inoxidável, provocando um rápido aumento da temperatura local da superfície e uma rápida fusão, vaporização e ablação.

Ao mesmo tempo, através do fluxo de ar coaxial de alta velocidade do feixe, o aço inoxidável será derretido, para realizar o corte de precisão da peça de trabalho.

Porque é que o aço inoxidável é difícil de cortar?

A principal razão pela qual o aço inoxidável é difícil de cortar está inseparavelmente relacionada com as suas propriedades físicas e químicas únicas, especialmente nos métodos de processamento tradicionais que enfrentam os seguintes desafios:

Elevada refletividade

O aço inoxidável, especialmente o austenítico 304, 316 na refletividade do laser de fibra até 70%, muito superior ao aço carbono. Este facto dificulta o acoplamento eficiente da energia laser e é necessária uma potência mais elevada para iniciar um corte, em comparação com o corte de aço-carbono da mesma espessura.

Alta viscosidade de fusão, fácil de pendurar escória

Como o aço inoxidável contém elementos como o crómio e o níquel, tem uma elevada viscosidade de fusão e pouca fluidez. Isto significa que o gás auxiliar é difícil de soprar completamente a escória, a extremidade inferior do corte é fácil de formar uma escória em forma de "gota".

Atenuação da energia de corte de chapas grossas

Ao cortar chapas de aço inoxidável com espessura > 10mm, o laser é refletido muitas vezes no corte, resultando numa distribuição desigual da energia, o que leva a um aumento da conicidade do corte e à acumulação de escória na parte inferior.

Desvio de corte

Sob a alta temperatura do laser, o zinco, o manganês e outros elementos de baixo ponto de ebulição no aço inoxidável são preferencialmente evaporados, e a evaporação desses elementos leva a uma mudança na composição da borda do corte, e a resistência à corrosão da borda do corte pode ser reduzida.

Qual é a melhor ferramenta para cortar aço inoxidável?

Existem muitas formas de cortar aço inoxidável, como o corte a laser, o corte a CO2, a fresadora CNC, o corte a água, o corte a plasma, etc. Porque é que o corte a laser é a melhor ferramenta?

Elevada precisão de corte

O ponto de focagem do laser formado pelo espelho de focagem é tão pequeno como 0,01 mm, que pode aquecer instantaneamente o aço inoxidável até ao ponto de fusão ou temperatura de vaporização, com o gás de alta pressão para soprar o material fundido, formando uma fenda muito estreita de 0,1 mm, a superfície de corte é lisa e sem rebarbas, e a zona afetada pelo calor é extremamente pequena.

Excelente qualidade de corte e não é fácil de deformar

vaporização a laser de alta temperatura do material em um período muito curto de tempo, a perpendicularidade do corte é boa, a rugosidade da superfície pode ser de até Ra6.3μm ou menos, reduzindo o processamento secundário. Além disso, a concentração de calor de corte de aço inoxidável a laser, resultando em deformação térmica muito baixa, o que é particularmente evidente no corte de chapas finas de aço inoxidável.

Elevada utilização de material

Em comparação com os processos de corte tradicionais, como o corte por chama, o aço inoxidável cortado a laser tem uma fenda que é mais de 50% mais estreita e, com o encaixe aninhado, pode poupar até 30% de material.

Vantagem de custo a longo prazo

O investimento inicial do equipamento de corte a laser Ss é elevado, mas o uso abrangente do consumo de energia e consumíveis, em comparação com a máquina de corte a plasma, fresadora cnc, corte de dióxido de carbono, etc., o custo de processamento de uma única peça é apenas 1/3-1/2 do custo dos outros cortes.

Problemas comuns do corte a laser de aço inoxidável

Está a sentir algumas dificuldades no corte a laser de aço inoxidável? Esta secção reúne fenómenos comuns no corte de aço inoxidável e propõe soluções após a sua análise.

Defeitos de rebarba

Na perfuração de aço inoxidável, o feixe de laser atinge a superfície do aço inoxidável e começa a derreter. A fusão é ejectada para a superfície do material. Salpica à volta dos pequenos orifícios e forma rebarbas de bigodes. Estas rebarbas causam riscos na superfície de corte e também afectam a ação de perfilagem do sensor de capacidade eletrostática.

[Motivo] Quando o oxigénio é utilizado como gás auxiliar, o metal fundido oxida durante o processo de perfuração e não forma bigodes e não adere bem à superfície do material de aço inoxidável.

Mas quando o nitrogénio é utilizado como gás auxiliar, o metal fundido não será mantido ah, a viscosidade do fundido é baixa, vai esticar para se tornar bigodes, juntamente com a fusão da linguagem da superfície do material entre o aperto do forte, e depois empilhados nos pequenos buracos ao redor.

Como resolver o problema das rebarbas de aço inoxidável?

[Solução] Para resolver a rebarba de bigode do corte a laser de aço inoxidável, é necessário evitar os salpicos de metal fundido e a aderência.

(1) Reduzir a produção de material fundido

①Podemos ajustar as condições de perfuração, aumentando a frequência para reduzir a potência de saída de um único pulso será eficaz na redução da quantidade de fundido. No entanto, deve-se notar que, ao usar essa condição de processamento, a entrada de calor será aumentada e, portanto, não pode ser usada para o corte de chapas grossas.

② Utilizar um gás auxiliar ou um gás de sopro medido para soprar o metal fundido ejectado do orifício de perfuração. Os resultados do processamento com gases auxiliares a 0,05 MPa e 0,7 MPa de pressão são mostrados na figura. Como se pode ver, a quantidade de escória fundida que adere à superfície é menor quando se utiliza gás de alta pressão.

(2) Evitar a aderência

A aplicação de uma película de barreira à superfície de aço inoxidável do material impede a aderência do metal fundido. Isto deve-se ao facto de, durante a perfuração, o metal fundido resultante se acumular na película de barreira em vez de aderir diretamente à superfície de aço inoxidável.

Para a seleção da película de isolamento, pode ser utilizado um agente preventivo de escórias ou um tensioativo que facilite o processamento subsequente.

(3) Remoção de rebarbas

O que pode ser feito para remover as rebarbas que foram criadas? Podemos cortar orifícios redondos muito pequenos nas proximidades dos orifícios perfurados e remover o metal fundido juntamente com os orifícios ao cortá-los. Ou mover a posição do ponto focal para cima depois de perfurar o orifício para derreter a acumulação uma segunda vez e utilizar gás para a soprar.

Processamento de chapa de aço inoxidável de 1 mm produz deformação

Quando o corte a laser de aço inoxidável tem a forma de uma tira fina, existe uma discrepância na largura do eixo curto nas extremidades e no centro.

[Motivo] A principal razão para a diferença na largura do eixo curto é que o calor do metal fundido na parte do corte aumenta a temperatura do objeto processado, e o corte será realizado no estado de alta temperatura do material. Quando a temperatura diminui após o corte, a contração da forma maquinada conduz ao erro acima descrito. Além disso, a forma da peça de trabalho é deslocada dentro da largura do corte de cerca de 0,5 mm, o que também é a causa do erro no tamanho do corte.

[Solução] Se a forma processada for deslocada dentro da fenda de corte, o problema pode ser resolvido através da instalação de uma micro-conexão entre a forma processada e o material fora da forma processada. O método de instalação da micro-conexão consiste em fazer uma pausa a meio do corte e depois mover ligeiramente a trajetória de maquinação antes de continuar o corte. A instalação da micro-conexão é obrigatória para manter a distância entre a forma processada e o material fora da forma processada, o que evita a deformação.

No processamento de materiais de aço-carbono laminados a quente, ocorre ocasionalmente o fenómeno de diferentes quantidades de deformação em diferentes posições de processamento. Isto pode dever-se ao facto de o aço arrefecer após a laminagem, as extremidades do material não estarem suficientemente arrefecidas, a tensão residual ser relativamente elevada, a tensão ser libertada no corte a laser, resultando em deformação.

Corte direto de aço inoxidável laminado com película

Muitos aços inoxidáveis à venda no mercado têm uma película protetora aplicada à superfície para evitar riscos. De um modo geral, a película protetora é removida antes do corte e volta a ser aplicada após o corte.

No entanto, mais clientes exigem o corte a laser ss com a película aplicada. o efeito da película aplicada ao aço inoxidável no corte não é estável, por vezes o efeito é muito bom, por vezes a película protetora descasca.

[Motivo] Então, porque é que a película protetora se descasca? Isto porque, no corte, o gás auxiliar não entra na fenda e difunde-se para a superfície do aço inoxidável, invadindo a película protetora e a superfície do material dentro da fenda, de modo que a película protetora se descasca.

[Solução] Ao cortar a película protetora, a intensidade do padrão do feixe laser na aresta de corte deve ser bem distribuída, devendo ter-se o cuidado de não permitir que o laser se torne turbulento. A condição de velocidade deve ser definida como alta velocidade para reduzir a influência térmica do laser na película protetora.

Custo do corte a laser de aço inoxidável

O custo do corte a laser de aço inoxidável é um fator importante que afecta a escolha da máquina de corte a laser. Vamos analisar o custo do investimento no corte a laser de aço inoxidável, um por um.

Custo do investimento inicial

O preço da máquina de corte a laser de aço inoxidável é o custo de investimento inicial do corte a laser ss, e também é um custo fixo, e seu preço específico depende do fornecedor do equipamento, potência, largura de processamento e recursos adicionais (como a mesa de troca, sistema de carga e descarga e sistema de remoção de poeira), e assim por diante. Em geral, quanto maior for a potência, maior será a capacidade de corte, mas maior será o custo do investimento inicial.

Custos de funcionamento

Os custos de funcionamento são também custos variáveis, ou seja, o custo de utilização do equipamento, incluindo o consumo de eletricidade, o consumo de gás, os custos de manutenção e os custos de mão de obra.

Consumo de energia

Eficiência de conversão fotoeléctrica da máquina de corte a laser de fibra de aço inoxidável de cerca de 30% -40%, ou seja, consumo real de energia do laser de 1kW de cerca de 2,5-3,3kW. O custo específico da eletricidade depende da localização das tarifas de energia.

Consumo de gás

O gás consumido no processo de corte para evitar a oxidação e soprar o material fundido é também um dos custos de funcionamento. Por exemplo, nitrogénio, oxigénio, árgon, etc. A escolha específica do gás auxiliar depende do tipo de material a cortar.

Tipo de material metálico a cortar. Muitas pessoas utilizam ar comprimido para poupar nos custos de corte, mas a qualidade do corte é fraca, sendo fácil pendurar escória.

Custo de manutenção

O custo de manutenção da máquina de corte a laser de fibra de aço inoxidável é principalmente a substituição de ótica, bicos e o custo de manutenção do laser. Em comparação com a máquina de corte a laser CO2, o custo de manutenção da máquina de corte a laser de fibra é muito menor, principalmente devido ao menor custo dos consumíveis e à maior vida útil do laser.

Perguntas frequentes

Conclusão

Discutimos as razões pelas quais o corte a laser de aço inoxidável é difícil e analisámos em pormenor os problemas e soluções comuns para o corte de aço inoxidável e o custo do corte a laser de aço inoxidável.

Quais são as suas outras dúvidas sobre o corte a laser de aço inoxidável? Pode dizer-nos as suas dúvidas e opiniões.

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