A usinagem a laser substituiu uma variedade de aplicações tradicionais de processamento de materiais, como corte e soldagem, tanto em ambientes de fabricação quanto de P&D.
Algumas das principais vantagens da usinagem a laser incluem:
- A capacidade de usinar metais e não metais (por exemplo, cerâmicas e polímeros). Isso pode ser feito ajustando as propriedades do laser, como potência de pico, comprimento de onda e duração do pulso.
- É uma técnica sem contato, que evita a contaminação da peça de trabalho ou o desgaste da "ferramenta de usinagem", como ocorre nos processos mecânicos tradicionais.
- É fácil obter um processo automatizado graças à alta velocidade, alta precisão e repetibilidade.
- A capacidade de usinar características muito pequenas até o nível de mícron
- A usinagem de peças planas ou de peças 3D complexas pode ser facilmente obtida com o uso da estação de trabalho correta, que permite o processamento em uma variedade de ângulos em relação à superfície da peça de trabalho.
Corte a laser
O corte a laser permite maior precisão do que outras soluções de corte, como plasma, oxicorte ou jato de água, em velocidades mais rápidas. A usinagem por descarga elétrica (EDM) com fio também pode ser usada para cortes de alta precisão, mas só pode ser usada com materiais condutores e, normalmente, é um processo muito lento.
A potência do laser disponível continua a aumentar, permitindo o corte de espessuras cada vez maiores. Por exemplo, uma fibra de 4 kW pode ser usada para cortar metais como aço doce, aço inoxidável, latão, cobre e alumínio com 6 mm de espessura a velocidades acima de 1 m/min. Com o aumento da potência de mais de 10 kW, é possível atingir espessuras acima de 25 mm. O jato de água pode ser usado para cortar materiais muito espessos, com mais de 50 mm de espessura, mas os custos operacionais são normalmente altos e a velocidade de corte também pode se tornar lenta, dependendo da geometria da peça.
Soldagem a laser
Os lasers são usados para soldar uma grande variedade de materiais, como aços carbono, aços de alta resistência, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e titânio. Também é possível soldar materiais diferentes (ou seja, metais com outros metais ou metais com polímeros). Diferentemente dos processos tradicionais de soldagem a arco, que exigem um fluxo de corrente elétrica, os lasers dependem da absorção de luz para gerar calor e também podem ser usados para soldar materiais não condutores, como polímeros a eles mesmos ou a metais. O feixe pode ser bem focado, permitindo alta precisão e pequenas zonas afetadas pelo calor, por exemplo, quando comparado às técnicas de soldagem a arco de plasma, como TIG e MIG. É possível produzir soldas profundas e estreitas com alta relação de aspecto, permitindo a soldagem de componentes pequenos e finos, bem como de peças grandes e espessas. Por exemplo, 40 kW podem ser usados para soldas de penetração profunda em metais com cerca de 40 mm. Normalmente, a soldagem a laser é feita ao ar livre com o uso de um gás de cobertura, o que geralmente é mais fácil de implementar do que a soldagem por feixe de elétrons, que requer vácuo.
Os lasers podem ser usados em aplicações macro e micro, com tamanhos de recursos até o nível de mícron. Há um interesse cada vez maior na microusinagem a laser de recursos de formato e tamanho variáveis para uma ampla variedade de materiais. Os requisitos de qualidade e produtividade continuam a aumentar, com tolerâncias mais rígidas em relação à precisão dimensional e posicional. Fontes de laser e técnicas de fabricação aprimoradas, com integração avançada de sistemas e controle de processos, estão disponíveis para atender aos requisitos cada vez mais exigentes do setor.
A escolha da duração ideal do pulso, do comprimento de onda e da técnica de usinagem para aplicações de microprocessamento a laser de alta precisão depende das propriedades do material e das especificações da aplicação, como qualidade, tamanho do recurso, tolerâncias e rendimento. Normalmente, os lasers pulsados que trabalham no regime de nanossegundos e com durações de pulso mais curtas, de picossegundos e femtossegundos, são usados para microusinagem, conduzindo a uma técnica de microusinagem ablativa em que cada pulso remove uma quantidade bem definida de material com pouco impacto sobre o material circundante, permitindo precisão dimensional em nível de mícron.
